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1、8-1 植物生长的细胞学基础 8-2 种子生理 8-3 植物生长的基本特性 8-4 影响植物生长的环境条件 8-5 植物的光形态建成 8-6 植物的运动,第八章 植物的营养生长,植物生长的基本特性 影响植物生长的环境条件 植物的光形态建成,重点和难点,第一节 植物生长的细胞学基础Section1 Cytological Basis of Plant Cell,一个生物体从出生到死亡的过程叫做生活史(life cycle)。 发育：在植物生活史中，细胞、器官及植物个体发生的大小、形态、结构和功能上的变化，这就是发育(development)。,生长(growth)指在发育过程中，细胞、器官及有机
2、体的数目、大小与重量的不可逆增加，即发育过程中的量的变化。 分化(differentiation)是指来自同一合子或遗传上同质的细胞转变成为形态上、机能上化学组成上异质细胞的过程。即发育中的差异性生长就是分化。分化是一切生物(包括从微生物到高等动物、植物)所具有特性。,一、植物细胞的生长与分化（Growth and Differentiation of Plant Cell）,1、细胞分裂 2、细胞伸长 3、细胞分化 细胞分化的分子基础是细胞基因表达的差别。细胞分化与光照、温度、营养、PH等条件的关。,二、植物组织培养及其应用（plant tissue culture and applicat
3、ion）,1、组织培养的概念：是指植物的离体器官、组织或细胞在人工控制的环境下培养发育再生成完整植株的技术。 用于离体培养进行无性繁殖的各种植物材料称为外植体(explant)。,器官培养,花药和花粉培养,胚胎培养,细胞培养,原生质体培养,小知识：克隆（clone）源于希腊文klon，原意是指幼苗或嫩枝以无性繁殖或者营养繁殖方式培养的植物。现在克隆是指生物体通过体细胞进行无性繁殖形成基因型完全相同的后代个体组成的种群。,2、组织培养的理论基础 细胞全能性(totipotency)：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。,3、组织培养的程序,植物体,分离,外植体
4、,脱分化,愈伤组织,再分化,根,芽,植株,脱分化(dedifferentiation)：是指在人工培养基上外植体经过多次细胞分裂而失去原来的分化状态，形成无结构的愈伤组织或细胞团的过程。,再分化(redifferentiation)：是指脱分化形成的愈伤组织在适宜的培养条件下又分化为胚状体，或直接分化出根和芽等器官形成完整植株的过程。,程序示意图,4. 组织培养的技术条件,（1）培养基的配制, 无机营养 包括大量元素和微量元素 碳源 蔗糖(1% 4%)。 维生素 B1(硫胺素) ，烟酸、B6(吡哆 醇)、肌醇 激素 2,4-D，NAA；KT，6-BA等 有机附加物，如甘氨酸、酵母汁、椰 子乳等
5、，以促进细胞的分化。,琼脂，0.61,（2）无菌条件,外植体：氯化汞、H2O2、次氯酸钙、 70酒精等 培养基：高温高压灭菌，超净工作台,（3）培养条件,光照 ，2527,5、组织培养的应用 培育作物新品种 快速无性繁殖植物 获得无病毒植株 人工种子和种质保存 人工种子：将植物离体培养所产生的胚状体，包埋在含有营养物质和具有保护功能的物质中，形成能在适宜条件下发芽出苗的颗粒体。 药用植物和次生物质的工业化生产,第二节 种子萌发 Section 2 Seed Germination,一、种子萌发的过程（Course of Seed Germination）,吸胀,萌动,发芽,二、影响种子萌发的因
6、素（Factor Affecting Seed Germination）,(一)内部因素 1、种子生活力 seed viability：是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。 2、种子活力 seed vigor ：指种子在田间状态下迅速而整齐地萌发并形成健壮幼苗的能力。,2、外界条件,（1）水分充足 （2）温度适宜 （3）氧气足够 （4）光部分种子需光,三、种子萌发时的生理生化变化（Physiological and Biochemical Changes during Seed Germination）,1、吸水变化 急剧吸水阶段 滞缓吸水阶段 重新迅速吸水阶段。,2、呼吸作用的变化
7、 也呈现急剧上升、滞缓和再急剧上升三个阶段。 R.Q.开始大于1，第三阶段小于1。 开始为无氧呼吸，后来为有氧呼吸。 （3）贮藏物质的变化 由大分子变成小分子，由不溶性的变成可溶性的，贮藏的生物大分子经历 分解 、运输 和再合成 三个步骤的变化。,（4）核酸、激素的变化 核酸先升后降，束缚型的激素变成游离型。 长命mRNA：编码种子萌发早期蛋白质的mRNA是在种子形成过程中就已经产生，并保存在干种子中，这部分mRNA被称为长命mRNA 。 （5）植酸的变化 植酸钙镁在植酸酶催化下水解产生肌醇 ，同时释放出Ca、Mg和P。,3 植物生长的基本特性,一. 植物的生长曲线和生长大周期 二. 植物生长
8、的周期性 1. 生长速率的昼夜周期性 2. 营养生长的季节周期性 三. 植物生长的相关性 1. 地上部和地下部的相关 2. 主茎生长和侧枝生长的相关 3. 营养生长与生殖生长的相关 四. 植物生长的独立性,生长的四大基本特性： 慢快慢特性， 时间上的周期性， 空间上的相关性， 生理上的异质性。,一. 植物的生长曲线和生长大周期,植物器官或整株植物的生长速度表现出“慢一快一慢”的基本规律，即开始时生长缓慢，以后逐渐加快，达到最高速度后又减慢以至最后停止，这一生长全过程称为生长大周期。,概念,返回,生长曲线 S形,玉米,二. 植物生长的周期性,1. 生长速率的昼夜周期性,夏季，白天较慢，夜晚较快。
9、 (冬季相反),2. 营养生长的季节周期性,返回,1. 恒定的昼夜温度条件下 2. 在日温（26（16h光照）和不同的夜温（如横坐标所示）条件下,番茄,夜温,三. 植物生长的相关性,1. 地上部和地下部的相关,(1) 相互协调,地上部分,地下部分,糖类、维生素等,水、矿物质、少量有机物、CTK等,“根深叶茂”、“本固枝荣”,根冠比(root/top ratio，R/T)：地下部分的重量与地上部分的重量的比值。,(2) 相互制约, 土壤水分,缺水,R/T,增加,较多 下降,“旱长根、水长苗”, 土壤通气状况,良好, 土壤营养状况,缺氮,增加,充足下降,增加,不良下降, 光照,强光增加, 温度,气
10、温较低增加,2. 主茎生长和侧枝生长的相关,顶端优势,？,营养学说(1900): 认为顶芽构成营养库，垄断了营养物质，而侧芽因缺乏营养而生长受到抑制。,IAA学说(1934): 顶芽合成IAA并极性运输到侧芽，抑制侧芽的生长。,顶端优势的生理解释,IAA,3. 营养生长与生殖生长的相关,（1）依存关系,营养器官生殖器官(养料) 生殖器官激素类，影响营养器官,（2）制约关系,营养生长过旺，影响生殖器官的生长发育。 生殖器官的生长也会抑制营养器官的生长。,去花去果对番茄植株生长的影响,返回,四. 植物生长的独立性,极性(polarity): 是指植物的器官、组织或细胞的形态学两端在生理上所具有的差
11、异性（即异质性）,再生(regeneration): 是指植物体的离体部分具有恢复植物体其他部分的能力。,概念,返回,4 影响植物生长的环境条件,一. 温度,最低、最适、最高温度,协调最适温度,温周期性,二. 水分,原生质水分饱和状态 缺水细胞分裂、伸长受影响 （细胞伸长更敏感）,三. 光照,间接作用:光合作用光合产物(高能反应) 直接作用：对形态建成的作用(低能反应) 种子萌发 黄花苗的转绿 控制植物形态(蓝光抑制生长，紫外光) 光破坏IAA，自由型束缚型，促进IAA氧化酶活性，抑制生长。 日照时数影响生长与休眠 植物运动，气孔运动,5 植物的光形态建成 Section5 Plant Pho
12、tomorphogenesis,光受体系统 光敏色素吸收红光和远红光区的光 隐花色素吸收蓝光和近紫外区域的光 紫外光B受体吸收280320nm的紫外光 原叶绿素酸酯a吸收红光和蓝光变成叶绿素a的色素,一、光敏色素（Phytochrome）,1、光敏色素的发现与分布 红光和远红光对莴苣种子萌发的控制,黄化幼苗中含量比绿色幼苗高10100倍 各种植物的分生组织和根尖等部分含量较多 一般来说，蛋白质丰富的分生组织中含有较多的光敏素,2、化学结构 由蛋白质与生色团两个部分。是一个色素蛋白复合体。,3、存在形式与转化 两种存在形式： 远红光吸收型（Pfr）和红光吸收型（Pr） 黄化组织中大部分是以Pr
13、的形式存在。 转化： Pr Pfr,红光（660nm）,远红光（730nm）或黑暗,4、光敏素作用机理 （1）光化学转换,（2）光敏素引起的生理生化反应 改变膜的性质、提高某些酶的活性、活化与开花有关的基因,5、光敏色素与形态建成 已知有200多个反应受光敏色素调节 种子萌发 茎叶伸长 气孔分化 叶绿体和叶片的运动 花的诱导和花粉育性等,光敏素在光形态建成过程中参与调节的反应分为快反应和慢反应。,二、隐花色素和UV-B受体,1、隐花色素 吸收蓝光（400500nm）和UV-A（320400nm）的光。在隐花植物的光形态建成中有重要的调节作用。 2、UV-B受体 主要吸收280320nm的光，此
14、受体吸收紫外光有利于保护植物其他代谢反应，还可以合成花青苷和黄酮类物质，保护细胞不受伤害。,6 植物的运动,一. 向性运动 二. 感性运动 三. 近似昼夜节奏生物钟,一. 向性运动,是指外界因素对植物单方向刺激所产生的运动。 运动方向取决于外界刺激的方向,向光性 向重力性 向化性 向水性,因生长不均匀引起,概念,向光性的光受体： - 胡萝卜素 核黄素,植物为什么会产生向光性呢 ?,光受体接受光刺激 向光、背光面生长不均等 弯曲,生长抑制物质 向光侧背光侧， 向光侧生长受抑向光弯曲。 黄质醛,IAA 顶端背光侧,1928， Went,燕麦胚芽鞘尖的一侧受光时IAA重新分布,-,+,2. 向重力性
15、,正向重力性 负向重力性 横向重力性,感受重力的物质？,平衡石 淀粉体,3. 向化性和向水性,返回,IAA,重力,造粉体,二. 感性运动,是指由没有一定方向性的外界刺激所引起的运动。 运动方向与刺激方向无关。,1. 感夜性 昼夜交替、光照与温度的变化而引起,概念,2. 感震性,含羞草,1.复叶叶柄 2.小叶叶柄 3.叶褥,含羞草的反应机理,A. 具叶褥的叶柄基部,B. 通过叶褥的切面,叶褥,叶柄,茎,4.疲软细胞区域,5.维管束,6.保持紧张状态的细胞区域,返回,三. 近似昼夜节奏生物钟,生命活动中有内源性节奏的周期变化现象，叫生物钟或生理钟。由于这种内源性节奏的周期接近24小时，因此又称为近似昼夜节奏。,概念,测时机制 自调重拨功能 对温度不敏感,菜豆 27 h,返回,就眠运动,广州文化公园展出的一盆菊花有7 057朵花,
