植物生理学8 植物生长生理

第八章植物的生长生理四川师范大学陶宗娅

主要内容：

介绍细胞分裂、分化生理，种子的萌发，根、茎、叶等营养器官生长的规律以及与植物生长密切相关的植物组织培养、植物运动机理等方面的知识。

引言Introduction

生活周期：植物个体发生、生殖的交替反复并传递生命的过程

⏹细胞水平：细胞分裂、扩大和分化；

⏹整体水平：种子萌发，幼苗生长，营养体形成，生殖体形成，开花结实，最后衰老死亡。即从种子到种子植物在整体水平上的变化称为生长发育。

⏹形态建成

⏹生长和繁育是量变到质变的过程

⏹生长：指植物体积、长度、重量（干重）上的不可逆增加，是由细胞分裂、细胞伸长及原生质体、细胞壁的增长引起的如根的伸长，叶面积的扩展，果实的膨大，茎的伸长等。

⏹发育：结构和功能上由简单到复杂的有序的质变过程。

8.1 种子的萌发Germination of seeds

8.1.1 种子萌发的概念：

严格讲，种子植物个

体生长开始于合子（受

精卵）的第一次分裂，

但人们习惯上把种子萌

发看成植物生长发育的

第一步。

⏹种子萌发：指种子从吸水到胚根突破种皮期间发生的生理生化变化

⏹大致分几个步骤：

（1）种子吸水萌动

（2）胚乳或子叶及胚的物质、能量转化（3）胚根突破种皮形成幼苗

从形态上看，种子萌发通常以胚根突破种皮作为萌发的标志。

从生理上看，萌发是无休眠或已解除休眠的种子吸水后由相对静止状态转为生理活动状态，呼吸作用增强，贮藏物质被分解并转化为可供胚利用的有机物，使胚生长的过程。

8.1.2 种子的寿命和活力

1. 种子的寿命：指种子从成熟到丧

失发芽能力所经历的时间。

根据植物种类和所处条件的不同，在自然条件下，种子的寿命可以由几小时到很多年。如：柳树种子(12h)

杨树种子(a few weeks)

水稻、小麦、大豆、菜豆等的种子(1~3y); 蚕豆、绿豆、豇豆、紫云英(5~11y)；

莲子：1000年。

种子寿命的长短主要是由遗传基因决定的，但也受环境因素、贮藏条件等的影响。

根据种子保存期的特点，种子分为：正常性种子：耐脱水，干燥低温下贮存不丧失活力；这类种子成熟时要经过脱水干燥。

顽拗性种子：不耐脱水干燥，不耐低温贮藏；如热带、亚热带水果种子、一些水生植物种子。

这些植物大多生长在温湿地区或水域中，具备适宜萌发的环境，一旦种子成熟即可萌发，毋需经过脱水阶段。

种子是否耐脱水与lea基因表达有关。

LEA蛋白被称为胚胎发育晚期丰富蛋白，是lea基因在种子发育晚期表达的产物。

这类蛋白具有很高的亲水性和热稳定性，在种子成熟脱水过程中保护细胞免受伤害。

顽拗性种子体内LEA蛋白积累不多，表现出对脱水的敏感性。

2. 种子的生活力与活力

（1）生活力（即发芽力）：指种子能够萌发的潜在能力或胚具有的生活力；（2）活力：指种子在田间状态下整齐萌发并形成健壮幼苗的能力，用活力指数Vi表示：

Vi=S ⨯∑Gt/Dt

8.1.3 影响种子萌发的外界条件

种子萌发所需要的外界条件是:

⏹充足的水分

⏹适宜的温度

⏹足够的氧气

⏹有些种子还需要光照或黑暗条件

1. 水分

⏹种子只有吸收一定数量的水分才能萌发，淀粉类种子吸水要达到种子干量的30-70%，而蛋白类种子要达到110%上。

水分的作用：

❑膜结构：由非双层转变成双层

❑原生质体：由凝胶转变成溶胶

❑软化种皮，增大种皮透性，降低种皮

机械阻力

❑水分参与种子内的物质运输

❑细胞吸水膨胀，有利于细胞分裂、扩大和增大胚组织的膨压，有利于胚根突破种皮。

❑促进内物质转化

❑促进激素活化

⏹种子萌发时若水分不足，会延长萌发时间，萌发率下降，形成瘦弱苗；水分过多，则土壤缺氧、土温降低。

表8.1各种主要作物种子萌发时的最低吸水量

（占风干重的百分率）

作物种类吸水率（%）作物种类吸水率（%）水稻35 棉花60

小麦60 豌豆186

玉米40 大豆120

油菜48 蚕豆157

2．温度

适宜的温度是种子萌发的重要条件，种子萌发的温度三基点：

最低温度为0~12℃

最适温度为20~30℃

最高温度为30~40℃

⏹不同植物种子萌发的温度三基点差异很大（表8.2）；

⏹原产高纬度地区的种子萌发所需的最低温度较低，如小麦0~4℃；

⏹原产低纬度地区的作物种子所需的最低温度较高，如玉米5~10℃。

适宜温度的作用：

（1）促进细胞膜的转化：晶态液晶态，恢复正常生理功能，否则电解质外渗；

（2）促进原生质的转化：

凝胶态溶胶态，增强代谢活性；

（3）促进物质的运输;

（4）促进有氧呼吸；

在较低温度下，胚生长缓慢，出土时间延长，消耗大量的有机物质，由于贮存物质减少，营养不足形成的幼苗瘦弱，而且易感染病菌。

3．氧气

⏹种子萌发需要足够的氧气，以进行有氧呼吸；

⏹一般种子正常萌发需要空气中含氧量在10%以上，若含氧量低于5%，多数种子不能萌发。

缺氧条件下萌发，有机物质大量损失，还会造成酒精中毒，不利于胚的生长。

如水稻种子在充足的氧气条件下萌发，贮存物质的50%用于新器官的建成，而在缺O

条件下萌发，只有12%

2

用器官建成。