《植物生殖生理》PPT课件.ppt

第第9章章 植物生殖生理植物生殖生理花形态建成的顺序花形态建成的顺序植物生殖生理植物生殖生理n n第一节、第一节、幼年期幼年期n n第二节、第二节、春化现象春化现象n n第三节、第三节、光周期光周期n n第四节、第四节、花器官形成生理花器官形成生理n n第五节、第五节、受精生理受精生理第一节第一节 幼年期幼年期一、幼年期一、幼年期一、幼年期一、幼年期（juvenilityjuvenility）的特征：的特征：的特征：的特征：1 1幼年期：指植物早期生长的阶段。幼年期：指植物早期生长的阶段。2 2特征：生长快、呼吸强、核酸代谢、特征：生长快、呼吸强、核酸代谢、ProPro合成快合成快二、提早成熟的方法：二、提早成熟的方法：二、提早成熟的方法：二、提早成熟的方法：1 1提高生长速率。提高生长速率。2 2使用植物激素。使用植物激素。第二节第二节 春化作用春化作用(vernalization)n n春化作用春化作用春化作用春化作用：低温促使植物开花的作用。低温促使植物开花的作用。n n植物类型：植物类型：植物类型：植物类型：两年生植物和一年生冬性植物。两年生植物和一年生冬性植物。n n春化所需温度及时间：春化所需温度及时间：春化所需温度及时间：春化所需温度及时间：（1 1）温度：小麦）温度：小麦 冬冬 性：性：0-30-3 40-45 40-45天天 半冬性：半冬性：3-63-6 10-15 10-15天天 春春 性：性：8-158-15 5-8 5-8天天 （2 2）脱春化作用：由另一条件消除春化的现象。）脱春化作用：由另一条件消除春化的现象。二、春化作用的时期，部位和刺激传二、春化作用的时期，部位和刺激传导：导：n时期：种子萌发或植株生长的任何时期。n接受低温影响的部位：茎尖端的生长点n刺激传导：春化素三、春化作用的生理生化变化三、春化作用的生理生化变化n n呼吸速率提高呼吸速率提高呼吸速率提高呼吸速率提高：有氧呼吸对春化非常重要。n n核酸核酸核酸核酸：核酸数量增大，RNA数量和种类增多。n n蛋白蛋白蛋白蛋白：可溶性Pr，且有新蛋白质出现。n nGAGA：低温GA，外施GA有时可代替低温促进开花。四、春化作用机理四、春化作用机理1 1、MelchersMelchers和和和和langlang的假说的假说的假说的假说：前体物质前体物质 中间产物中间产物 最终产物最终产物 中间产物分解中间产物分解2 2、mRNAmRNA合成：合成：合成：合成：低温条件下植物主要合成大于低温条件下植物主要合成大于20S20S的的mRNAmRNA 而在常温下萌发的幼苗主要合成而在常温下萌发的幼苗主要合成9 920s20s的的mRNAmRNA3 3、特异性蛋白质的合成：、特异性蛋白质的合成：、特异性蛋白质的合成：、特异性蛋白质的合成：低温春化诱导合成特异性的蛋白质来刺激代谢过程，参与春化反应。低温春化诱导合成特异性的蛋白质来刺激代谢过程，参与春化反应。4 4、DNADNA去甲基化，解除表达所受抑制。去甲基化，解除表达所受抑制。去甲基化，解除表达所受抑制。去甲基化，解除表达所受抑制。第三节第三节 光周期光周期n n光周期光周期光周期光周期：一天之中白天和黑：一天之中白天和黑夜的相对长度。夜的相对长度。n n光周期现象光周期现象光周期现象光周期现象：植物对白天和：植物对白天和黑夜相对长度的反应。黑夜相对长度的反应。一、光周期反应类型：一、光周期反应类型：n n基本类型基本类型基本类型基本类型 短日植物、长日植物、日中性植物n n双重日长类型双重日长类型双重日长类型双重日长类型：花诱导和花形成过程明显分开。长短日植物：长日照完成花诱导，须经短日照才能开花短长日植物：短日照完成花诱导，须经长日照才能开花不同光周期类型的植物。不同光周期类型的植物。左上：短日植物一品红左上：短日植物一品红左下：长日植物小麦左下：长日植物小麦右上：日中性植物玉米右上：日中性植物玉米临界日长临界日长：n n定义：定义：定义：定义：指昼夜周期中诱导短日植物开花所必需的最长日照时间或诱导长日植物开花所必需的最短日照。n n长日植物：长日植物：长日植物：长日植物：日照时间临界日长，无论多长均能诱导开花n n短日植物：短日植物：短日植物：短日植物：日照时间临界日长，可诱导开花。3临界暗期临界暗期n n定义定义定义定义 指昼夜周期中短日植物开花必需的最短暗期长度或长日植物能开花所必需的最长暗期长度。n n长日植物（长日植物（长日植物（长日植物（LDPLDP）：）：）：）：暗期临界暗期，无论日照时间多长，均能开花。4 4纬度变化与植物分布纬度变化与植物分布：n n低纬度区：低纬度区：低纬度区：低纬度区：以短日照条件为主，气温高，以短日和日中性植物为主，基本无长日植物。n n中纬度区：中纬度区：中纬度区：中纬度区：LDP，SDP均有，LDP夏季开花，SDP秋季开花。n n高纬度区：高纬度区：高纬度区：高纬度区：以长日照条件为主，气温低，植物中以LDP为主，基本上无短日植物。光周期刺激的感受和传导光周期刺激的感受和传导n n感受部位感受部位感受部位感受部位：叶子（年龄越大，越易受诱导）n n反应部位反应部位反应部位反应部位：茎尖生长点（开花部位）n n开花刺激物的传导开花刺激物的传导开花刺激物的传导开花刺激物的传导：（1）开花刺激物：（2）运输途径：韧皮部三、光周期诱导三、光周期诱导n定义：植物在经过一段适宜的光周期处理后，可长期保持刺激效果，以后即使在不适宜条件下也能正常开花，这种现象为光周期诱导。n光周期诱导时间依不同植物品种、年龄、温度、光强而不同。四、光对暗期的中断：四、光对暗期的中断：n n暗间断：暗间断：SDP开花需长夜，LDP需短夜，若在足以引起短日植物开花的暗期中间给予足够光强的一个闪光，就会抑制短日植物开花而促进长日植物开花。n n暗间断与光敏素：暗间断与光敏素：暗间断作用效果中，以红光最有效，而且远红光可抑制暗间断，逆转红光暗间断作用。暗间断现象暗间断现象光敏素与诱导开花光敏素与诱导开花nLDP：开花需求Pfr/Pr高比值，长日使Pfr水平升高，而短夜中Pfr水平下降不多，故而长日短夜条件Pfr/Pr处于高水平，促进开花，暗间断使Pfr/Pr水平提高，促进开花。nSDP：需求Pfr处于低水平，长夜中Pfr分解或暗逆转使Pfr/Pr值降低，促进开花，暗间断使Pfr/Pr，抑制开花。成花素假说成花素假说 碳氮比理论：碳氮比理论：n n内容内容：植物体内C/N比值决定了开花。当糖类含N化合物C/N时植株开花当糖类含N化合物C/N时植株不开花n该学说适用于LDP和MDP，而对SDP不适用。n n春化处理春化处理n1）“闷麦法”春天补种冬小麦n（2）春小麦低温处理 早熟，躲开干热风n（3）冬性作物的育种 加速育种过程八、春化和光周期理论在农业上的应用八、春化和光周期理论在农业上的应用n n控制开花控制开花n（1）人工控制光周期，促进或延迟开花n 如菊花 SDP，10月开花；SD处理，六、七月开花；暗期间断，春节开花。杂交育种时，控制花期，解决父母本花期不遇。n（2）抑制开花，促进营养生长，提高产量n SDP烟草、麻类，南种北引，生育期延长，提高产量。引种引种引种引种 北种南引：宜引进要求日照较短的晚熟品种 南种北引：宜引进要求日照较长的早熟品种 全国各地大豆在北京种植时的开花情况 原产地及原产地及 南京南京32o 北京北京40o 佳木斯佳木斯47o 约略纬度约略纬度 品种名称品种名称 金大金大532 本地大豆本地大豆 满仓金满仓金原产地播种期原产地播种期 5月下旬月下旬 4月月30日日 5月月17日日原产地开花期原产地开花期 8月月23日日 7月中旬月中旬 7月月5日日北京播种期北京播种期 4月月30日日 4月月30日日 4月月30日日北京开花期北京开花期 9月月1日日 7月月19日日 6月月5日日 90/124 80/80 55/36原产地原产地/北京北京至开花天数至开花天数 大豆为SDP，南方大豆在北京种植时，生育期延长，开花太晚，天气变冷，造成结实不多，产量不高。东北大豆在北京种植时，生育期大大缩短，产量也不高。SDP，南种北引，生育期延迟，宜引早熟种；北种南引则相反。LDP，南种北引，生育期缩短，应引迟熟种；北种南引则相反。第四节第四节 花器官形成的生理花器官形成的生理n n花器官形成：由茎分生组织分化而花器官形成：由茎分生组织分化而来。来。成花过程包括三个阶段：成花诱导：感受某些环境刺激，诱导植物从营养生长转向生殖生长 决定花芽分化的可能性。成花启动：分生组织经过一系列变化分化成形态上可辨认的花原基。花器官的形成 决定花器官的数量和质量。二、花器官形成所需条件二、花器官形成所需条件（一）气象条件：（一）气象条件：1光：光周期诱导光 时间长，强度大，有利花的形成 花开始分化后，照光时间越长，强度越大，形成的有机物越多，对花形成愈有利。雄蕊发育对光强较敏感2温度：高、低温均会破坏花器官形成。高温，有利于花器官的形成花粉母细胞减数分裂时期受低温危害较严重。（二）栽培条件：（二）栽培条件：1水：供应不足花退化 2肥：N花发育，N过多C/N，花发育减缓,体内营养不足或缺肥，花发育不良，数目少n3栽培密度：密度越大，花退化越多。（三）生理条件：（三）生理条件：1、营养生长和生殖生长的营养分配。2、同一花序中不同部位花的活力不同。n n性别分化类型：性别分化类型：n n 雌雄同花、雌雄同株、雌雄异株n n雌雄个体的代谢差异：雌雄个体的代谢差异：n n 雄株：氧化力强，处于较氧化态，呼吸速率大n n 雌株：还原力强，处于较还原态，呼吸速度小 三、植物的性别分化三、植物的性别分化n n外界条件对性别形成的影响：外界条件对性别形成的影响：外界条件对性别形成的影响：外界条件对性别形成的影响：1 1光周期：光周期：光周期：光周期：短日照：促进短日植物多开雌花，长日植物多短日照：促进短日植物多开雌花，长日植物多短日照：促进短日植物多开雌花，长日植物多短日照：促进短日植物多开雌花，长日植物多开雄花开雄花开雄花开雄花 长日照：促进长日植物多开雌花，短日植物多长日照：促进长日植物多开雌花，短日植物多长日照：促进长日植物多开雌花，短日植物多长日照：促进长日植物多开雌花，短日植物多开雄花开雄花开雄花开雄花 2 2C/NC/N比：比：比：比：C/NC/N，促进多开雌花，促进多开雌花，促进多开雌花，促进多开雌花n提高雌花分化的百分数。反之，促进雄花分化。n 土壤N肥多、水分充足，促进雌花的分化，反之，促进雄花分化。3 3植物激素：植物激素：植物激素：植物激素：IAA IAA：促进雌花分化：促进雌花分化：促进雌花分化：促进雌花分化 CK CK和乙烯：可促进雌花分化和乙烯：可促进雌花分化和乙烯：可促进雌花分化和乙烯：可促进雌花分化n n GA GA：促进雄花分化。：促进雄花分化。：促进雄花分化。：促进雄花分化。n烟熏植物为什么能增加雌花？n 烟中有效成分：ETH和CO。n CO抑制IAA氧化E活性，减少IAA的破坏，提高IAA含量。花器官的性别分化：黄瓜的雄花。花器官的性别分化：黄瓜的雄花。花器官的性别分化：黄瓜的雌花。花器官的性别分化：黄瓜的雌花。第五节第五节 受精生理受精生理n花粉寿命和贮存：花粉寿命和贮存：1、湿度：、湿度：相对湿度30-40%2、温度：、温度：最适温度1-5 3、空气中、空气中CO2和和O2含量：含量：CO2寿命，O2寿命 4、光：、光：光越强，寿命越短花粉贮藏期生活力下降的花粉贮藏期生活力下降的原因：原因：贮藏物质消耗贮藏物质消耗过多、酶活性下降和水分过度缺乏过多、酶活性下降和水分过度缺乏。花粉和柱头的相互识别花粉和柱头的相互识别1 1 1 1相互识别现象：相互识别现象：相互识别现象：相互识别现象：2 2 2 2意义：意义：意义：意义：保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。3 3 3 3应用：克服识别作用而完成远缘杂交。应用：克服识别作用而完成远缘杂交。应用：克服识别作用而完成远缘杂交。应用：克服识别作用而完成远缘杂交。（1 1 1 1）去柱头：）去柱头：）去柱头：）去柱头：（2 2 2 2）花粉蒙导法：）花粉蒙导法：）花粉蒙导法：）花粉蒙导法：外界条件对授粉的影响：外界条件对授粉的影响：n温度温度n湿度湿度n风风 群体效应：单位面积内花粉的数量越多，花粉的萌发和花粉管的生长越好。花粉萌发所需条件花粉萌发所需条件n糖分：糖分：提供能量、调节渗透压，提高膨压。n硼：硼：促进糖分运输和代谢，参与果胶质合成，细胞壁重建。n温度：温度：20-30为最适。npH：n有机物质：有机物质：Vit，胡萝卜素。1、呼吸速率增加 增加0.51倍2、生长素含量大大增加（1）花粉的IAA扩散到雌蕊组织（2）花粉中含有使Trp转变为IAA的E 3、吸水和吸收无机盐的能力增加4、CH2O和蛋白质代谢加快5、营养物质向生殖器官输送增强六、受精后雌蕊的代谢的变化：六、受精后雌蕊的代谢的变化：果实的生长果实的生长 自交不亲和性自交不亲和性(self-incompatibility)：指植物花粉落在指植物花粉落在同花雌蕊的柱头上不能受精同花雌蕊的柱头上不能受精的现象。的现象。自交自交不亲和不亲和-半半数数以上以上；远缘远缘杂交不亲和性杂交不亲和性-普遍普遍 受一系列复等位受一系列复等位(multiple alleles)基因的单一基因座基因的单一基因座(S locus)控制控制,S 基因座在雌雄生殖组织中表达基因座在雌雄生殖组织中表达 1 个或多个个或多个 S 基因基因,这些这些 S 基因编码不同的蛋白质基因编码不同的蛋白质（花粉外壁蛋白花粉外壁蛋白）是自交不亲和或是自交不亲和或亲和的亲和的识别基础识别基础。S 基因相同基因相同时时-不不亲和亲和 S 基因基因不同不同-亲和亲和雌雄双方有 被子植物 自交不亲和性可分自交不亲和性可分 孢子体型不亲和性(sporophytic self-incompatibility,SSI)-SSI植物（少少）,如十字花科、菊科等，表现在花粉和雌蕊相互作用,阻碍花粉水合作用或 不能形成花粉管。发生在柱头表面，表现为花粉管 不能穿过柱头。配子体型不亲和性(gametophytic self-incompatibility,GSI)-GSI植物（多多）,如茄科、禾本科等,不亲和发生在花粉管进入花柱后,中途生长停顿、破裂。生理上克服不亲和性的可能途径：1 1）花粉蒙导）花粉蒙导 (mentor pollen)(mentor pollen)法法在授不亲和花粉的同时，混入一些杀死的亲和花粉，蒙骗柱头，在授不亲和花粉的同时，混入一些杀死的亲和花粉，蒙骗柱头，从而达到受粉的目的。从而达到受粉的目的。2 2）物理化学处理法）物理化学处理法采用变温、辐射、激素或抑制剂处理雌蕊组织，以打破不亲和性。采用变温、辐射、激素或抑制剂处理雌蕊组织，以打破不亲和性。3 3）重复授粉）重复授粉 超量授粉，干扰识别反应超量授粉，干扰识别反应 （1 1）破坏识别物质或抑制识别反应破坏识别物质或抑制识别反应