植物生理学-第9章-植物生长生理课件.ppt

第十章第十章 植物的生长生理植物的生长生理单子叶植物单子叶植物-玉米玉米双子叶植物双子叶植物-大豆大豆第一节第一节 种子萌发的生理种子萌发的生理第二节第二节 细胞生长的生理细胞生长的生理第三节第三节 植物营养器官生长植物营养器官生长第四节第四节 植物生长的相关性植物生长的相关性第五节第五节 植物的运动植物的运动第一节第一节 种子萌发的生理种子萌发的生理 种子萌发必须有适当的外界条件，种子萌发必须有适当的外界条件，即即足够的水分足够的水分、充足的氧充足的氧和和适宜的温度适宜的温度根据种子萌发对光的需求分为：根据种子萌发对光的需求分为：(补充补充)需光种子：需光种子：莴苣、烟草、拟南芥等。莴苣、烟草、拟南芥等。嫌光种子：嫌光种子：西瓜属、黑种草属。西瓜属、黑种草属。一、种子萌发的生理生化变化一、种子萌发的生理生化变化(一一)种子的吸水种子的吸水再迅速吸水再迅速吸水停止吸水停止吸水急剧吸水急剧吸水3 3个个阶阶段段利用亲水物质的吸胀利用亲水物质的吸胀作用作用细胞利用水进行代谢细胞利用水进行代谢与代谢相连的渗透性与代谢相连的渗透性吸水吸水(二二)呼吸作用的变化呼吸作用的变化急急剧剧上上升升滞缓滞缓再再急急剧剧上上升升显显著著下下降降2.2.酶的两种来源：酶的两种来源：(三三)酶系统的形成酶系统的形成1.1.酶系统：酶系统：脂酶、蛋白酶、磷酸酶、水解酶脂酶、蛋白酶、磷酸酶、水解酶(1)(1)已存在的束缚态酶的释放或活化已存在的束缚态酶的释放或活化(2)(2)通过新的通过新的RNARNA诱导下合成的蛋白质，形成诱导下合成的蛋白质，形成 新的酶。新的酶。(四四)有机物的转变有机物的转变 根据种子中含量最多的有机物，将根据种子中含量最多的有机物，将种子分为淀粉种子、油料种子（脂类较种子分为淀粉种子、油料种子（脂类较多）、豆类种子（蛋白质较多）。多）、豆类种子（蛋白质较多）。1.1.种子萌发时，淀粉会被淀粉酶、脱支酶和种子萌发时，淀粉会被淀粉酶、脱支酶和 麦芽糖酶等水解为葡萄糖。麦芽糖酶等水解为葡萄糖。-淀粉酶淀粉酶小分子糊精小分子糊精-淀粉酶淀粉酶麦芽糖麦芽糖-淀粉酶淀粉酶-淀粉酶淀粉酶极限糊精极限糊精脱支酶脱支酶(R(R酶酶)葡葡萄萄糖糖麦芽糖酶麦芽糖酶葡萄糖葡萄糖 +葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸直链直链淀粉淀粉支链支链淀粉淀粉淀淀粉粉淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶(P(P酶酶)磷酸磷酸低低温温夏天夏天香蕉香蕉变甜变甜冬天，红薯和果实变甜冬天，红薯和果实变甜2.2.脂肪脂肪在脂在脂肪酶肪酶作用作用下水下水解成解成甘油甘油和脂和脂肪酸肪酸3.3.蛋白质在蛋白酶作用下分解成小肽，小肽蛋白质在蛋白酶作用下分解成小肽，小肽 在肽酶作用下完全水解成氨基酸。在肽酶作用下完全水解成氨基酸。图：萌发种子中物质的转化情况图：萌发种子中物质的转化情况应选择大而重的种子（饱满的种子）应选择大而重的种子（饱满的种子）二、种子的寿命二、种子的寿命(一一)定义定义 （补充）（补充）从种子成熟到失去发芽力的时间。从种子成熟到失去发芽力的时间。(二二)影响种子寿命的主要因素影响种子寿命的主要因素 温度、湿度温度、湿度 低温、干燥利于大多数种子寿命低温、干燥利于大多数种子寿命的保持，但的保持，但顽拗性种子顽拗性种子（荔枝、龙眼、（荔枝、龙眼、椰子、芒果等）不行。椰子、芒果等）不行。第二节第二节 细胞生长的生理细胞生长的生理一、细胞分裂的生理一、细胞分裂的生理二、细胞伸长的生理二、细胞伸长的生理三、细胞分化的生理三、细胞分化的生理一、细胞分裂的生理一、细胞分裂的生理(一一)细胞分裂周期细胞分裂周期 新生的持续分裂的细胞从第一次新生的持续分裂的细胞从第一次 分裂形成的细胞到下一次再分裂成为分裂形成的细胞到下一次再分裂成为 两个子细胞为止所经历的过程。两个子细胞为止所经历的过程。包括分裂期（包括分裂期（M M期）和分裂间期期）和分裂间期(二二)细胞周期的控制细胞周期的控制 关键酶是依赖于细胞周期蛋白的关键酶是依赖于细胞周期蛋白的 蛋白激酶（蛋白激酶（CDKCDK）细细胞胞分分裂裂周周期期一般为一般为10-30 h10-30 h(四四)激素和维生素对细胞周期的影响激素和维生素对细胞周期的影响 IAAIAA、CTKCTK、GAGA：加快细胞分裂。加快细胞分裂。缺少缺少B B族维生素族维生素(B B1 1、B B6 6、烟酸烟酸)，细胞分裂停止。细胞分裂停止。(三三)细胞分裂的特点细胞分裂的特点 （补充）（补充）大量合成蛋白质与核酸，细胞不断大量合成蛋白质与核酸，细胞不断 分裂，数目增加，体积变化不大。分裂，数目增加，体积变化不大。(二二)细胞周期的控制细胞周期的控制 关键酶是依赖于细胞周期蛋白的蛋关键酶是依赖于细胞周期蛋白的蛋 白激酶（白激酶（CDKCDK）二、细胞伸长的生理二、细胞伸长的生理(一一)特点特点 形成大液泡，细胞体积迅速增大。形成大液泡，细胞体积迅速增大。(二二)生理变化生理变化 呼吸速率加快、核酸、蛋白质合呼吸速率加快、核酸、蛋白质合 成增加，纤维素等构成胞壁的物质合成增加，纤维素等构成胞壁的物质合 成也增多。成也增多。(三三)生长素的酸生长假说：生长素的酸生长假说：生长素诱导细胞壁酸化并使其可生长素诱导细胞壁酸化并使其可 塑性增大而导致细胞伸长的理论。塑性增大而导致细胞伸长的理论。(四四)细胞伸长与赤霉素细胞伸长与赤霉素 GA提高木葡聚糖内转糖基酶（提高木葡聚糖内转糖基酶（XETXET）活性，增加细胞壁伸展性，细胞伸长。活性，增加细胞壁伸展性，细胞伸长。喷施喷施GAGA增加菊花、唐菖蒲等的茎长。增加菊花、唐菖蒲等的茎长。三、细胞分化的生理三、细胞分化的生理 细胞分化：细胞分化：分生组织的幼嫩细胞发分生组织的幼嫩细胞发育成为具有各种形态结构和生理代谢功育成为具有各种形态结构和生理代谢功能的成形细胞的过程。能的成形细胞的过程。细胞的形态建成：细胞的形态建成：植物细胞通过生植物细胞通过生长和分化最终形成一定的形态的过程。长和分化最终形成一定的形态的过程。(一一)细胞全能性细胞全能性 4.4.组织培养：组织培养：在无菌条件下，分离并在培在无菌条件下，分离并在培 养基中培养离体植物组织（器官或细胞）养基中培养离体植物组织（器官或细胞）的技术。的技术。1.1.细胞全能性：细胞全能性：植物体的每个细胞都带有植物体的每个细胞都带有 一套完整的基因组，并具有发育成完整一套完整的基因组，并具有发育成完整 植株的潜在能力。植株的潜在能力。2.2.脱分化：脱分化：已分化的细胞和组织，在一定已分化的细胞和组织，在一定 条件下丧失其特有形态和功能的过程。条件下丧失其特有形态和功能的过程。3.3.再分化：再分化：脱脱分化的细胞在一定条件下，分化的细胞在一定条件下，分化成完整植株的过程。分化成完整植株的过程。胡萝卜的体细胞胚胎发生细胞全能性的体现胡萝卜的体细胞胚胎发生细胞全能性的体现韧皮部韧皮部组培的应用：组培的应用：快繁、单倍体育种、培育脱毒苗、快繁、单倍体育种、培育脱毒苗、品种改良、生产药用次生物质等。品种改良、生产药用次生物质等。组织培养的理论依据：组织培养的理论依据：植物细胞全能性。植物细胞全能性。(二二)极性极性 在在器官、组织甚至细胞中，在不同器官、组织甚至细胞中，在不同 的轴向上存在着某种形态结构和生理生的轴向上存在着某种形态结构和生理生 化上的梯度差异。化上的梯度差异。合子在第一次分裂形成基细胞和顶合子在第一次分裂形成基细胞和顶细胞就是细胞就是极性现象极性现象。极性一旦建立，很难逆转。极性一旦建立，很难逆转。极性是由于细胞不均等分裂造成的。极性是由于细胞不均等分裂造成的。3.3.植物激素：植物激素：CTKCTK与与IAAIAA的比值的比值决定了愈伤决定了愈伤 组织根和芽的分化。组织根和芽的分化。高：高：促进芽的分化；促进芽的分化；低：低：促进根的分化；促进根的分化；中：中：只生长而不分化。只生长而不分化。(三三)影响细胞分化的条件影响细胞分化的条件1.1.糖：糖：低糖形成木质部，高糖形成韧皮部，低糖形成木质部，高糖形成韧皮部，中糖形成维管束。中糖形成维管束。2.2.光：光：黑暗利于愈伤组织诱导和根的分化，黑暗利于愈伤组织诱导和根的分化，光利于芽的分化。光利于芽的分化。（补充）（补充）第三节第三节 植物营养器官的生长植物营养器官的生长1.1.控制茎生长最重要的组织控制茎生长最重要的组织 顶端分生组织、近顶端分生组织。顶端分生组织、近顶端分生组织。2.2.生长大周期生长大周期 整个生长过程中，生长速率表现出整个生长过程中，生长速率表现出 慢慢-快快-慢慢的规律。的规律。一、营养器官的生长特性一、营养器官的生长特性(一一)茎的生长特性茎的生长特性3.3.有有顶端优势现象顶端优势现象(二二)根的生长特性根的生长特性 具有生长大周期和顶端优势。具有生长大周期和顶端优势。移栽时进行移栽时进行断根断根，促发侧根，提高，促发侧根，提高成活率。成活率。枝插、叶插、压条繁殖枝插、叶插、压条繁殖利用的是能利用的是能长出不定根的特性。长出不定根的特性。不定根：不定根：非正常位置长出的根或生非正常位置长出的根或生长位置不固定的根。长位置不固定的根。用用IBA和和NAA，促扦插枝条生根。，促扦插枝条生根。(三三)叶的生长特性叶的生长特性1.1.双子叶植物双子叶植物的叶子全叶均匀生长的叶子全叶均匀生长2.2.单子叶植物单子叶植物叶片基部保持生长能力叶片基部保持生长能力 如韭菜、葱如韭菜、葱叶片被切断后，很快叶片被切断后，很快长出新的。长出新的。(一一)温度温度2.2.生长的最适温度：生长的最适温度：生长最快的温度。生长最快的温度。二、影响营养器官生长的条件二、影响营养器官生长的条件 3.3.协调的最适温度：协调的最适温度：比生长的最适温度比生长的最适温度 略低的温度。略低的温度。(用于生产用于生产)1.1.温度三基点：温度三基点：(温带植物温带植物)最低最低(5(510)10)、最适最适(25(2535)35)、最高温度最高温度(35(3540)40)。4.4.生长的温周期现象：生长的温周期现象：植物对昼夜温度周期植物对昼夜温度周期 性变化的反应。性变化的反应。昼温高夜温低，利于植物生长发育。昼温高夜温低，利于植物生长发育。3.3.抑制多种作物根的生长（抑制多种作物根的生长（促进根内促进根内ABA 合成合成）1.1.促进幼苗发育促进幼苗发育（使卷曲叶片展开）（使卷曲叶片展开）(二二)光光2.2.抑制茎的伸长生长（抑制茎的伸长生长（高山植物长得矮小，高山植物长得矮小，密度过大时茎细而长易倒伏密度过大时茎细而长易倒伏）4.4.生产上，合理密植，生产上，合理密植，加强肥水管理，使加强肥水管理，使 茎秆粗壮不倒伏。茎秆粗壮不倒伏。(三三)水分水分(四四)矿质营养矿质营养(五五)植物激素植物激素2.2.土壤水过多，通气不良，根短且侧根多；土壤水过多，通气不良，根短且侧根多；反之，根生长慢、木栓化、吸水能力降低。反之，根生长慢、木栓化、吸水能力降低。3.3.水多时叶大而薄，水少时叶小而厚。水多时叶大而薄，水少时叶小而厚。1.1.在小麦、水稻等第在小麦、水稻等第2 2、3 3节间伸长期控水。节间伸长期控水。氮氮过多，茎易徒长倒伏。过多，茎易徒长倒伏。GA3促茎伸长，促茎伸长，矮壮素矮壮素抑制茎伸长，抑制茎伸长，生产上用生产上用GA3促进水稻抽穗，减少包颈率。促进水稻抽穗，减少包颈率。第四节第四节 植物生长的相关性植物生长的相关性 相关性：相关性：植物各部分间的相互制约与植物各部分间的相互制约与协调的现象。协调的现象。植物的相关性的种类：植物的相关性的种类：根根（地下部）（地下部）与地上部的相关性，主茎与侧枝与地上部的相关性，主茎与侧枝、主根与、主根与侧根的相关性侧根的相关性，营养生长与生殖生长的相营养生长与生殖生长的相关性。关性。一、根一、根（地下部）（地下部）和地上部分的相关性和地上部分的相关性2.2.促根生长的措施：促根生长的措施：移栽炼苗、蹲苗。移栽炼苗、蹲苗。1.1.根冠比：根冠比：地下部与地上部干重或鲜重之比。地下部与地上部干重或鲜重之比。(一一)相互促进相互促进 (“(“根深叶茂根深叶茂”、“本固枝荣本固枝荣”)(二二)相互抑制相互抑制1.1.根为地上部提供水分和矿物质、根为地上部提供水分和矿物质、CTK、植物碱等含氮化合物。植物碱等含氮化合物。2.2.地上部为根系提供糖、维生素等有机物。地上部为根系提供糖、维生素等有机物。3.3.外界条件对的根冠比影响外界条件对的根冠比影响 （补充）（补充）(1)(1)水分：水分：亏缺时大，充足时小。亏缺时大，充足时小。“旱长根，旱长根，水长苗水长苗”(2)(2)矿质：矿质：N N多根冠比小；多根冠比小；P P、K K充足根冠比大。充足根冠比大。(3)(3)光照：光照：强光照根冠比大。强光照根冠比大。(4)(4)温度：温度：高时根冠比小。高时根冠比小。(5)(5)修剪修剪降低根冠比降低根冠比 （补充）（补充）顶端优势顶端优势：顶芽优先生长，而侧芽顶芽优先生长，而侧芽生长受抑制的现象。生长受抑制的现象。例：例：桧柏、杉树；向日葵、烟草。桧柏、杉树；向日葵、烟草。顶端优势的应用：顶端优势的应用：果树整形修剪；果树整形修剪；棉花整枝；喷施棉花整枝；喷施TIBATIBA消除大豆顶端优势、消除大豆顶端优势、增加分枝、提高结荚率；蔬菜育苗移栽增加分枝、提高结荚率；蔬菜育苗移栽时断根。时断根。二、主茎和侧枝生长的相关性二、主茎和侧枝生长的相关性三、营养生长和生殖生长的相关性三、营养生长和生殖生长的相关性(二二)相互抑制相互抑制 1.1.营养生长过旺抑制生殖生长营养生长过旺抑制生殖生长 玉米等贪青晚熟，影响籽粒成熟。玉米等贪青晚熟，影响籽粒成熟。棉花的整棉花的整枝、打顶等，控制营养生长。枝、打顶等，控制营养生长。(一一)相互统一相互统一2.2.生殖生长过旺抑制营养生长生殖生长过旺抑制营养生长 果树的大小年等，采用疏花疏果等果树的大小年等，采用疏花疏果等 措施，防止大小年。措施，防止大小年。植物的运动：植物的运动：植物体的器官在空间产生植物体的器官在空间产生 位置移动。位置移动。第五节第五节 植物的运动植物的运动包括包括 向性运动向性运动 和和 感性运动感性运动 。向性运动是由生长引起的不可逆的运动向性运动是由生长引起的不可逆的运动一、向性运动一、向性运动 步骤：步骤：感受感受 传导传导 反应反应 概念：概念：由光、重力等外界刺激产生由光、重力等外界刺激产生的运动，运动方向由刺激方向决定。的运动，运动方向由刺激方向决定。类型：类型：向光性、向重力性、向化性、向光性、向重力性、向化性、向水性。向水性。(一一)向光性向光性 1.1.概念：概念：植物随光照入射的方向而弯曲的植物随光照入射的方向而弯曲的 反应。反应。(2)(2)负向光性：负向光性：背光弯曲背光弯曲（根根）(1)(1)正向光性：正向光性：向光弯曲（向光弯曲（地上部地上部）3.3.类型：类型：(3)(3)横向光性：横向光性：与光的方向相垂直（向日葵、与光的方向相垂直（向日葵、棉花、花生等的叶片）棉花、花生等的叶片）2.2.感受光的部位：感受光的部位：茎尖和生长中的茎、根茎尖和生长中的茎、根 尖、叶片、芽鞘尖端。尖、叶片、芽鞘尖端。叶镶嵌横横 向向 光光 性性生长素分布不均匀是不均衡生长的原因之一生长素分布不均匀是不均衡生长的原因之一4.4.机制：机制：（1 1）生长素分布不均匀生长素分布不均匀（2 2）抑制物质分布不均匀抑制物质分布不均匀（3 3）溶质控制叶枕运动细胞溶质控制叶枕运动细胞太阳追踪太阳追踪蓝光是诱导向光弯曲最有效的光谱蓝光是诱导向光弯曲最有效的光谱(二二)向重力性向重力性 （向地性）（向地性）1.1.概念：概念：植物在重力影响下，保持一定方植物在重力影响下，保持一定方 向生长的特性。向生长的特性。2.2.类型：类型：正向重力性正向重力性(根根)、负向重力性、负向重力性(茎茎)、横向重力性横向重力性(地下茎侧水平方向生长地下茎侧水平方向生长)。平衡石平衡石-淀粉体（根冠、茎淀粉体（根冠、茎维管束周围的维管束周围的1-21-2层细胞）层细胞）(三三)向化性向化性 由某些化学物质在植物周围分布由某些化学物质在植物周围分布 不均匀引起的定向生长。不均匀引起的定向生长。(四四)向水性向水性 当土壤中水分分布不均匀时，根当土壤中水分分布不均匀时，根 趋向较湿的地方生长的特性。趋向较湿的地方生长的特性。例：例：根的向肥性。根的向肥性。二、感性运动二、感性运动 植物受无定向的外界刺激而引起植物受无定向的外界刺激而引起 的运动。的运动。(一一)偏上性和偏下性偏上性和偏下性 1.1.偏上性：偏上性：叶片、花瓣或其它器官向下弯叶片、花瓣或其它器官向下弯 曲生长的特性。曲生长的特性。2.2.偏下性：偏下性：叶和花瓣向上弯曲生长的现象。叶和花瓣向上弯曲生长的现象。包括：包括：生长性运动（不可逆）、生长性运动（不可逆）、紧张性运动（可逆）紧张性运动（可逆）。灯笼花灯笼花 如：如：合欢叶子合欢叶子白天上举夜间下垂或白天上举夜间下垂或闭合，闭合，牵牛花牵牛花白天开放，夜晚关闭。白天开放，夜晚关闭。(二二)感夜性感夜性 植物体局部，特别是的叶子和花，植物体局部，特别是的叶子和花，能接受光的刺激而作出一定反应的现象。能接受光的刺激而作出一定反应的现象。(四四)感震性：感震性：由震动引起细胞膨压变化而引由震动引起细胞膨压变化而引 起的植物器官运动。起的植物器官运动。(三三)感热性：感热性：植物由于温度变化引起反应的植物由于温度变化引起反应的 生长或感性运动。生长或感性运动。如：如：温度变化引起郁金香花的开闭。温度变化引起郁金香花的开闭。如：如：触摸后含羞草小叶闭合，大叶下垂。触摸后含羞草小叶闭合，大叶下垂。三、生理钟三、生理钟 （生物钟）（生物钟）生物对昼夜的适应而产生生理上周生物对昼夜的适应而产生生理上周 期性波动的内在节奏。期性波动的内在节奏。叶子叶子的升起和下降运动的每一周期的升起和下降运动的每一周期接近接近2727h h，因其近似因其近似2424h h，所以这样的周所以这样的周期叫做期叫做近似昼夜节奏近似昼夜节奏。