《植物生理学——植物的生长生理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物生理学——植物的生长生理（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 植物的生长生理growth physiology 第九章二、细胞分化的生理分化机制不十分清楚，但与植物激素和营养成分有关。CTK/IAA比值-芽/根的分化IAA/GA比值-木质部/韧皮部分化蔗糖浓度-韧皮部/木质部分化第二节 细胞的生长和分化 一、细胞伸长的生理细胞壁的可塑性增加；增加细胞壁及原生质的物质成分；吸水 。赤霉素和生长素促进细胞伸长。极性与再生作用植物细胞分化具一定独立性， 主要表现为极性与再生作用。极性（polarity）：表现在植物的 器官、组织或细胞的形态学两端 在生理上的差异性（异质性）。再生作用（regeneration）： 指与植物体分离了的部分具有恢 复其余部分的能
2、力。三、组织培养（一）组织培养的（tissue culture）概念及理论基础理论基础：细胞的全能性；植物激素所谓细胞全能性（totipotency）是指植物体的每个细胞携带着一套完整的基因组， 并具有发育成完整植株的潜在能力。萱草（二）外植体的选择及培养程序外值体（explant）： 从植物体上分离下来的被培养的植物器 官、组织、细胞团等。组织培养程序：选取外植体（消毒）配培养基 （灭菌）接 种（无菌操作）在控制光、温、湿的条件下培养。（三）组织培养的形式和培养条件1.胚胎培养（胚乳，胚珠，子房） 2.器官培养（根，茎，叶） 3.组织培养（分生，愈伤，形成层） 4.细胞培养（单，多） 5.花
3、药培养 6.原生质体培养等根据培养过程: 初代培养、继代培养；培养基物理状态：固体培养、液体培养；组织培养条件因外植体与培养条件而异。光、温、湿度外植体不同 生物发生器（ bioreactor）意义：1.可以研究外植体在不受其它部分干扰的情况下的生长和分化规律；2.可用各种培养条件影响外植体的生长和分化，以解决理论上和生产上的问题。优点：1、取材少 2、人为控制条件 3、周期短 4、管理方便 ，利于自动化。组培意义与优点（四）脱分化（dedifferentiation）与再分化脱分化-已分化细胞失去原有的形态和机能，形成没有分化的无 组织的细胞团或愈伤组织的过程。再分化：脱分化状态的细胞再度分
4、化形成另一种或几种类型有 组织结构的细胞的过程。植物体 外植体 愈伤组织 组织、器官、植株分离脱分化再分化诱导愈伤组织时加入2,4-D，诱导分化时加入IAA和激动素脱分化再分化植株再生途径及过程（五）培养基基 本 成 分无机营养物：包括大量元素与微量元素等。碳源：蔗糖，还可以维持渗透势的作用。维生素：硫胺素，烟酸、维生素B6、和肌醇。生长调节物质：2,4D、NAA、激动素等。有机附加物：氨基酸、水解蛋白、酵母汁、椰子乳等。比较普遍使用的MS（Murashige-Skoog）培养基。1.凝固剂：琼脂 0.6-1.0% ； pH5-6 ; 2.灭菌: 压力0.8-0.9 Kg.cm-2, 15-2
5、0分钟3.培养温度：24-28；有的要求昼夜温差， 如花、果实，昼温23-25，夜温15-17 4.光照：1000-3000Lx5.注意通气其它条件 ： （六）组织培养的应用1、植物体的无性快速繁殖及脱毒2、花粉培养和单倍体育种3、人工种子4、药用植物的工厂化生产5、原生质体培养和体细胞杂交 第四节 种子的萌发 种子萌发：种子吸水到胚根突破种皮（ 或播种到幼苗出土）之间所发生的一系 列生理生化变化过程。一、概念1、种子萌发（seed germination）：常用标准条件下测得的发芽力表示。但测定较慢。常用快速检测方法组织还原法：活种子有呼吸作用，呼吸作用产生还原力， 后者可使氯化三苯基四唑（
6、简称TTC，无色 ）还原成三苯甲簪（TTF或TPF，红色）染色法：活种子细胞膜不能透过红墨水，胚不染色；萤光法：活种子产生的蛋白质、核酸发出荧光。2、种子生活力（seed viability）指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。二、影响种子萌发的外界条件水分温度光1. 种皮软化：氧，胚易于突破种皮；2.凝胶 溶胶状态：代谢，酶活性，可溶性物质3.促进可溶性物质运输到幼芽、幼根，供呼吸需要或 形成新细胞结构有机物；4.促使束缚态植物激素转化为自由态，调节胚的生长；5.胚细胞的分裂与伸长离不开水。不同作物种子吸水量不同蛋白质种子 淀粉种子氧气二、影响种子萌发的外界条件水分氧气温度光要求氧量
7、：脂肪较多种子淀粉种子。 水稻种子对缺氧有特殊的适应本领。保证旺盛呼吸，为种子萌发提供能量。萌发温度，与作物种子原产地有关。变温条件更有利于种子萌发。二、影响种子萌发的外界条件水分氧气温度光中光种子：小麦，大豆，棉花等需暗种子（dark seed）；嫌光种子：西瓜 、甜瓜、番茄、洋葱、茄子、苋菜等。需光种子（light seed）；喜光种子：烟草 、莴苣、胡萝卜、桑、拟南芥的种子。 三、种子萌发的生理生化变化（一）种子的吸水三 个 阶 段急剧的吸水 快滞缓吸水 慢重新迅速吸水 快温度系数（Q10）相当低（1.51.8） ，这说明是物理而不是代谢过程，即 以吸胀作用为主；重新大量吸水，是与代谢作
8、用紧密相 关的渗透性吸水，温度系数高。死种子与休眠种子的吸水只有前二个阶段，无第三个阶段。（二）呼吸作用的变化和酶的形成初期呼吸主要是无氧呼吸，而随后是有氧呼吸（大量产生ATP，如小麦吸水30分钟，ATP增加5倍）吸水CO2O2萌发种子酶的来源有两种：（1）束缚态酶释放或活化； 如支链淀粉葡萄糖苷酶，出现 早。（2）诱导合成的蛋白质形 成新的酶。如淀粉酶，出现晚。新 的 器 官新 的 氨基酸NH3酰胺等CO2有机酸糖细胞壁组成膜脂肪种 子贮藏 脂肪乙醛酸循环淀粉糖蔗糖有机酸CO2酰胺、其它含 N化合物NH3氨基酸蛋白质运输蛋白质（三）有机物的转变淀粉种子油料种子豆类种子（四）植物激素的变化AB
9、A等抑制剂下降，IAA、GA、CTK含量上升。第五节 植物的生长一、生长速率表示方法绝对生长速率相对生长速率1. 绝对生长速率（absolute growth rate，AGR）指单位时间内植物的绝对生长量。或者Q数量，可用重量、体积、面积、长度、直径或叶片数目等 t时间，可用s、min、h、d等表示。2. 相对生长速率（relative growth rate，RGR）：指单位时间内的增加量占原有数量的比值，或者说原有物质 在某一时间内的增加量。或者式中：Q原有物质的数量；dQ/dt 瞬间增量。3.净同化率（net assimilation rate，NAR）式中：L叶面积； dW/dt 干
10、物 质增量。NAR的单位为：G=g.m-2.d-1。式中：L/W就是叶面积比，即LAR=L/W。RGR相对生长速率 = LAR（叶面积比） NAR（净同化率）RGA-植株生长能力的指标LAR-实质代表光合组织与呼吸组织之比（早期大，随年龄而下降）NAR主要因素3. 生长分析相对生长速率、净同化率（net assimilation rate，NAR）与叶面 积比（leaf area ratio， LAR）常用作植物生长分析的参数。二、植物生长的周期性 (growth periodicity）。（一）植物生长大周期（grand period of growth ）生长曲线（growth curve
11、）无论是细胞、组织、器官，还是个体乃至群体，在其整个 生长进程中，生长速率均表现出“慢快慢”的节奏性变化 。通常，把生长的这三个阶段总和起来，叫做生长大周期（二）植物生长的昼夜周期性（ daily periodicity）。（三）植物生长的季节周期性 （seasonal periodicity growth）三、植物生长的相关性（correlation）植物各部分之间相互联系、相 互制约、协调发展的现象，叫做 生长的相关性性由于两者在营养上 的相互依赖与供求 矛盾造成的。（一）地上部分与地下部分的相关1.相互协调原因2.相互制约物质竞争物质供应信息传递指植物地下部与地上部的重量比。凡是影响地上
12、部与地下部生长的因素都会影响根冠比。（1）土壤水分状况（2）土壤通气状况-良好透气，增加R/T3.根冠比（R/T）P，K 多P，K 少 R/T（3）土壤营养状况N多， R/TN少， R/T降低时 , 会增加根相对重量 , 而减少地上部分相对重量 , 根冠比值增高 ; 稍多, 减少土壤通气而限制根系活动,而地上部得到良好水分供应 ,生长过 旺,根冠比值降低。（4）光照 强，加速蒸腾，地上部生长受抑制，R/T加大弱，向下运输光合产物减少，影响根系生长，R/T变小（5）温度（6）修剪整枝（7）小麦深耘断根气温稍高有利于地上部生长R/T 减小。果树修剪和棉花整枝有延缓根系生 长而促进茎枝生长的作用。促
13、进新根的产生，促进地上部生长。在农业生产上，可用水肥措施、修剪、生长调节剂等来 调控作物的根冠比，促进收获器官的生长气温低，地下部还可以生长-R/T 加大（二）主茎与侧枝生长的相关性1.顶端优势（apical dominance）植物主茎的顶芽抑制侧芽或侧枝生长的现象。2、顶端优势产生的原因营养学说顶芽构成了“营养库”，垄断了大部分营养物质。激素学说植物的顶端优势与IAA有关。研究表明，顶端优势的存在受多种内源激素的调控。双子叶植物的根也有顶端优势。原发优势（Primigenic dominance）假说Bangerth（1989） 。 要点：器官发育先后顺序可决定各器官间优势顺序，即先发育
14、器官的生长可抑制后发育器官的生长。3.顶端优势在农业生产中的应用利用和保持顶端优势如 麻类、烟草、向日葵、玉米、高粱等；消除顶端优势，以促进分枝生长。如 果树去顶，棉花摘心，移栽断根。（三）营养生长与生殖生长的相关1、依存关系营养生长是生殖生长的基础，生殖生长 是营养生长的必然趋势和结果 。2、制约关系营养生长能制约生殖生长。生殖器官的形成与生长往往对营养器官 的生长产生抑制作用，并加速营养器官 的衰老与死亡四、外界条件对植物生长的影响（一）温度对植物生长的影响温度三基点与植物的原产地有关。作物 最低温度 最适温度 最高温度水稻 1012 2030 4044小麦 05 2531 3137南瓜
15、1015 3744 4450物理 化学 生物因子生长的最适温度：植物生长最快的温度。协调最适温度：使植株健壮生长的适宜温度。生长还需要昼夜变温。生长的温周期现象（thermoperiodicity of growth）昼夜温差变化（二）机械刺激接触形态建成（thigmomorphogenesis）机械刺激动作电波质膜透性物质运输激素平衡基因活化生长发育抑制茎生长寄生 如菟丝子 共生 如根瘤菌，菌根。(三)生物因子生物体也可通过改变生态环境来影响另一生物体。1.相互竞争(allelospoly) 2.相生相克(allelopathy),即通过分泌化学物质来 促进或抑制周围植物的生长。也称它感作用。它感化合物(allelochemical),它们几乎都是一些分 子量较小，结构较简单的植物次生物质。如直链醇 、脂肪酸、醛、酮、肉桂酸、萘醌、生物碱等，最 常见的是酚类和类萜化合物。水生植物生态系统中的相生相克现象。凤眼莲（雨久花科） 凤眼莲对藻类的相克效应1、光质对植物生长的影响 高山上的树木为什么比平地生长的矮小？ a、强光;紫外光； b、水分较少；C、土壤较贫瘠； d、气温较低；E、风力较大（五）光对植物生长的影响 光质、光强、光照时间气孔导度；光合作用；蒸腾作用；有机物运输等2、
