植物的成熟和衰老生理课件

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1、,第十一章 植物的衰老、脱落与休眠,第一节 种子成熟生理 一、谷物种子成熟的生理生化变化 1. 主要有机物的变化 1）糖类的变化 种子成熟过程中，可溶性碳水化合物含量逐渐降低，淀粉含量不断增加。说明淀粉是由可溶性糖类转化而来。 淀粉种子成熟期间，碳水化合物的变化有两大特点： 可溶性的低分子化合物转化为不溶性的高分子化合物 （如淀粉和纤维素） 催化淀粉合成的酶类活性提高,2）脂肪的变化 大豆、花生、油菜、向日葵等的种子脂肪含量很高，称之为脂肪种子或油料种子。 油料种子形成过程中脂肪代谢的特点： 油料种子中的脂肪是由糖类转化而来 酸价（中和1g油脂中游离的脂肪酸所需KOH的mg数） 逐渐降低，说明

2、种子成熟初期形成了大量游离脂肪酸； 碘价（100g油脂所吸收碘的克数）逐渐升高，说明组成 油脂脂肪酸的不饱和程度与数量逐渐提高。,2）脂肪的变化 大豆、花生、油菜、向日葵等的种子脂肪含量很高，称之为脂肪种子或油料种子。 油料种子形成过程中脂肪代谢的特点： 油料种子中的脂肪是由糖类转化而来 酸价（中和1g油脂中游离的脂肪酸所需KOH的mg数） 逐渐降低，说明种子成熟初期形成了大量游离脂肪酸； 碘价（100g油脂所吸收碘的克数）逐渐升高，说明组成 油脂脂肪酸的不饱和程度与数量逐渐提高。,1.先形成大量游离脂肪酸，而后合成复杂的油脂。 2先形成饱和脂肪酸，再转化为不饱和脂肪酸。,干 重 （）,干 重

3、 （）,油菜种子在成熟过程中各种有机物变化情况,天数（ d ）,3）蛋白质的变化 豆科植物种子富含蛋白质，称为蛋白质种子。贮藏蛋白没有明显的生理活性，主要功能是提供种子萌发时所需的氮。 非蛋白氮（氨基酸、酰胺等）不断下降，蛋白质的氮含量不断增加，总含氮量变化不大。,2. 种子成熟过程中其它生理变化 1. 呼吸速率的变化 在种子形成过程中，干物质积累迅速时，呼吸速率高，种子接近成熟时，呼吸速率逐渐降低。 2. 含水量的变化 含水量逐渐降低，干物质增加，子粒的总重量有所降低。 3. 内源激素的变化 子粒生长发育初期，正激素（ CTK 、 IAA、GA）含量升高；种子成熟时，ABA含量迅速增加。,4

4、. 外界条件对种子成分及成熟过程的影响 1）温度 温度过高，呼吸消耗大，籽粒不饱满； 温度过低，不利于有机物质运输与转化，种子瘦小成熟推迟； 温度适中利于物质的积累，促进成熟。 昼夜温差大有利于种子成熟并能增产。 温度影响种子化学成分的含量。我国北方大豆种子成熟时，温度低，种子含油量高，油脂中不饱和脂肪酸含量高（碘价高），蛋白质含量较低；而南方情况相反。,2）光照 光照强度直接影响种子内有机物质的积累，光照强，同化产物多，输入到籽粒的多，产量高，连阴天导致千粒重减小，造成减产。 3）水分 干热风造成减产的原因 A 光合产物不能顺利地运往子粒，造成灌浆不足，子 粒瘦小； B 子粒中水解酶的活力升

5、高，大分子物质合成受阻。,土壤干旱为何形成瘦小的玻璃状籽粒 土壤缺水破坏体内水分平衡，可溶性糖不能顺利地转变为淀粉，使糊精胶结而形成瘦小不饱满的玻璃状籽粒。 我国北方地区小麦蛋白含量为何比南方 南方降水充沛，利于淀粉合成；北方降水相对较少，淀粉合成受阻，营养物质用于合成蛋白的机会增大。,4. 矿质营养 氮肥可提高淀粉型种子蛋白质含量； 钾肥能加速糖类由茎叶向籽粒或贮存器官（如块根、块茎）运输并转化成淀粉。 磷、钾肥对油料种子脂肪的形成也有促进作用。,第二节 果实成熟生理 1. 果实的生长发育 果实生长的大周期： 单S型生长曲线（慢-快-慢）；肉质果实 双S型生长曲线（慢-快-慢-快-慢）， 为

6、一些核较大的 果实（葡萄）。,单性结实：指不经受精作用而形成不含种子的果实。 1、天然的单性结实：基因突变 2、刺激单性结实：人工刺激 IAA茄子、番茄、草莓， GA葡萄,2. 果实的成熟 1）呼吸速率的变化 呼吸跃变/呼吸骤变（respiratory climacteric）或呼吸峰：部分果实成熟时，呼吸速率降低，到成熟末期又急剧升高，最后又降低，这个现象叫做果实的呼吸跃变。 呼吸跃变的出现标志着果实成熟，达到可食的程度。,跃变型果实：在成熟期表现呼吸跃变现象，例如苹 果、梨、香蕉等。 非跃变型果实：在成熟期不发生呼吸跃变现象，例 如柑桔、葡萄、樱桃等。 乙烯是诱发呼吸跃变的物质。,果 实

7、种 类,呼吸跃变的原因：果实产生乙烯果皮细胞透性内部氧化速度加快呼吸作用 物质分解成熟 应用：人工加速或延缓呼吸骤变，加速或延缓成熟。 （1）催熟：乙烯（烟熏、乙烯利）、酒精 、温水浸泡。 （2）保青：控制气体，提高CO2（0.2%-2%）浓度。,具有呼吸跃变的果实,鸭 梨,桃,苹 果,凤 梨,柑 橘,葡 萄,不具有呼吸跃变的果实,2）果实成熟时物质的转化 糖类物质转化甜味增加 果实在成熟期甜度增加，甜味来自于淀粉等贮藏物质的水解产物如蔗糖、葡萄糖和果糖等。,有机酸类转变酸味减少 果实的酸味出于有机酸的积累。这些有机酸主要贮存在液泡中。有机酸可来自于碳代谢途径、三羧酸循环、氨基酸的脱氨等。生果

8、中含酸量高，随着果实的成熟，含酸量下降。 （液泡中柠檬酸、苹果酸、酒石酸等）减少的原因： 转变为糖； 呼吸消耗； 与K+、Ca2+等结合成盐。,单宁物质转化涩味消失 被过氧化物酶分解； 凝结为不溶于水的胶状物质。 芳香物质转化香味产生 成熟果实发出它特有的香气，这是由于果实内部存在着微量的挥发性物质。它们的化学成分相当复杂，约有200多种，主要是酯、醇、酸、醛和萜烯类等一些低分子化合物。,果胶物质转化果实软化 果实软化是成熟的一个重要特征。引起果实软化的主要原因是细胞壁物质的降解。乙烯在细胞质内诱导胞壁水解酶的合成并输向细胞壁，从而促进果肉细胞壁中纤维素、果胶质分解水解软化。 果肉细胞中淀粉粒

9、消失 用乙烯处理果实，可促进成熟，降低硬度。 色素物质转化 色泽变化 随着果实的成熟，多数果色由绿色渐变为黄、橙、红、紫或褐色。有关的色素有叶绿素、类胡萝卜素、花色素和类黄酮类等。,四、果实成熟时植物激素的变化,幼果生长时正激素含量升高；(IAA、CK、GA) 成熟时跃变型果实乙烯含量升高；非跃变型果实脱落酸含量升高。,第三节 植物休眠的生理 一、种子的休眠 1. 种子休眠的概念与意义 休眠（dormancy）是指成熟种子、鳞茎和芽在合适的萌发条件下仍不萌发的现象。是植物抵制和适应不良自然环境的一种保护性的生物学特性。,2. 种子休眠的原因 1 种皮（果皮）的限制作用 苜蓿、紫云英；椴树；苋菜

10、 解除：微生物分解，破坏种皮，机械破坏，酸处理。,2 种子未完成后熟作用 许多植物的种子脱离母体后，须在一定外界条件下，经过一定时间才能达到生理上成熟的过程，称为种子的后熟作用。 种子内部的有机物质和植物激素尚未完成转化。 苹果、桃；糖槭 促进后熟：低温层积，晒种,3.胚未完全发育 珙桐 4 抑制物质的存在 莴苣（香豆素）；洋白蜡树（脱落酸）,雨水使干旱地区的植物种子短时间内迅速萌发,3. 种子休眠的解除方法 1）机械破损 2）层积处理 3）温度处理 4）化学处理 5）清水冲洗 6）物理因素,四、延存器官休眠的打破和延长 赤霉素破除马铃薯块茎休眠。 萘乙酸甲酯延长马铃薯、洋葱、大蒜等延存器官休

11、眠。,第四节 植物衰老生理 衰老(senescence)：植物的细胞、器官或整个植株生理功能衰退，趋向自然死亡的时相。 衰老是受遗传因素控制的、主动和有序的发育过程。环境因素（低温、短日照）可诱导衰老,开花植物衰老方式,多稔植物,一稔植物,1. 植物衰老的特征 生理上，促进生长的激素减少、促进衰老的激素 增加； 代谢上，合成代谢降低，分解代谢加强； 抗性上，对逆境的抵抗与适应能力减弱； 外观上，叶片褪绿，器官脱落增多。,二、衰老时的生理生化变化 叶片衰老的细胞变化： 首先表现在叶绿体结构的破坏。 衰老时的生理生化变化： 叶绿素含量和蛋白质含量显著下降；核酸含量降低 ，有些植物叶片衰老期又略有增

12、加；光合速率下降；呼吸速率下降，有些植物叶片衰老后期出现跃变。,二、影响衰老的条件,1、光 光能延缓叶片衰老。光合产生ATP，降低Pr、RNA分 解，阻止叶绿素分解。 红光、蓝光，长日照均可延缓叶片衰老；远红光消除红光效应。 2、温度 3、水分 4、营养 5、植物激素 CTK,6-BA和GA(CCC,B9)延缓衰老,ABA促进叶片衰老，Eth促进花、果实衰老。,三、植物衰老的原因,一次性开花植物结实后导致营养体死亡的原因：,第六节 植物器官的脱落,温度：过高、过低均促进脱落。 水分： 缺水IAA，CKABA，乙烯 促进脱落 光照： 光 强 度：光强，充足光照下不易脱落，而反之 则易于脱落 光照

13、时间：短日照促进落叶（秋天）路灯下树木落叶晚。 O2; O2脱落 矿质营养: N脱落,Ca2+不足，易脱落。,光强度对叶片脱落的影响,二、脱落时细胞及生化变化 1.脱落时细胞的变化,离区： 叶片和花果脱落都是因其基部特定部位(离 层)中的细胞分离而引起的。 脱落时离层细胞的变化：核仁非常明显，RNA含 量增加，内质网增多，高尔基体和小泡都增多，小 泡释放出酶到细胞壁的中胶层，最后细胞壁和中胶 层分解并膨大。其中一中胶层最为明显。,图113 双子叶植物叶柄基部离层（区）结构示意图 （离层部分细胞小，见不到纤维）,脱落发生在离层（区）。多数植物器官在脱落之前已形成离层，只是处于潜伏状态，一旦离层活

14、化，即引起脱落。,脱落的生化学变化 1、脱落的生化过程 （1）酶水解离区的细胞壁和中胶层，使细胞 分离，成为离层。 （2）促使胞壁合成和沉积，保护分离的断面，形成保护层。 2、与脱落有关的酶 （1）纤维素酶，定位在离层，在脱落中扮演主 要角色。 （2）果胶酶，中胶层的主要成分。,三、脱落与植物激素 生长素 远基端 近基端，不脱落，表明叶片合成IAA功能正常。 远基端 =近基端，脱落，表明叶片功能下降。 远基端近基端，加速脱落。 ABA 促进纤维素酶、果胶酶合成与分泌，抑制叶柄内IAA的传 导，促进脱落。 乙烯 诱导离区果胶酶和纤维素酶合成，促使生长素钝化，抑 制生长素向离区输导，使离区生长素 促进脱落。,生长素梯度学说:决定脱落的不是生长素绝对浓度，而是相对浓度。 即离层两侧IAA浓度梯度起着调节脱落的作用。当远基端/近基端的IAA比值较高时，抑制或延缓脱落，较低时，加速脱落。,赤霉素,促进乙烯生成,也促进脱落。 细胞分裂素延缓衰老,抑制脱落。,名词解释 生长素梯度学说，呼吸跃变，后熟作用 简答： 1.为何南北的小麦、油类作物蛋白质、油脂含量不同？ 2. 呼吸跃变果实的种类和特点。 3.植物衰老的两种理论。 4.植物激素与脱落的关系。 5.种子休眠原因和破除,课后练习,The end,