九植物生长生理教案.pptx

会计学1九植物生长生理九植物生长生理植物的形态建成是依靠各种分生组织的分裂分化活动构建而成的。1.1.1.1.植物生长分化的规律植物生长分化的规律植物生长分化的规律植物生长分化的规律(1)形态建成由分生组织活动引起 分生组织分生组织 细胞体积较小、核相对较大、具有强烈分生能力的胚性细胞群。本图阐述了早期拟南芥幼苗是如何从胚胎的特定区域发生的第1页/共88页(2)(2)(2)(2)生长既有生长既有生长既有生长既有“有限性有限性有限性有限性”又有又有又有又有“无限性无限性无限性无限性”有限生长有限生长有限生长有限生长 叶、花、果等器官的生长，叶、花、果等器官的生长，。一年生或越年生植物个体的生长。一年生或越年生植物个体的生长是有限的。是有限的。无限生长无限生长无限生长无限生长 具有分生组织的根、茎等营具有分生组织的根、茎等营养器官具有无限生长的潜在性，在养器官具有无限生长的潜在性，在适宜的环境中能不断地生长分化。适宜的环境中能不断地生长分化。植物生长的“有限性”和“无限性”不是绝对的，可以转化。茎尖分生组织的生长通常是无限性的，但一旦变成花芽之后，就变成了有限性了。第2页/共88页(3)(3)(3)(3)植物生长可分营养生长和生殖生长植物生长可分营养生长和生殖生长植物生长可分营养生长和生殖生长植物生长可分营养生长和生殖生长根据开花结实次数的不同，可以把种子植物分为两大类：植物分类植物分类特特 点点植物例植物例单次开花单次开花植物植物营养生长在前，生殖生长在后，生命周期中只开一次花。开花后，营养器官所合成的有机物，向生殖器官转移，随后营养器官逐渐停止生长和衰老死亡。水稻、小麦、玉米、高粱、向日葵、竹子等植物均属此类。多次开花多次开花植物植物营养生长与生殖生长有所重叠，生命周期中能多次开花。生殖器官的出现并不会马上引起营养器官的衰竭，在开花结实的同时，营养器官还可继续生长。不过通常在盛花期以后，营养器官的生长速率降低多次开花植物如棉花、番茄、大豆、四季豆、瓜类以及多年生果树等第3页/共88页(4)生长发育易受环境因素的影响第4页/共88页2.2.2.2.细胞分化的条件及调控细胞分化的条件及调控细胞分化的条件及调控细胞分化的条件及调控1.1.1.1.极性引发细胞分化极性引发细胞分化极性引发细胞分化极性引发细胞分化 极性极性极性极性是指细胞是指细胞(也可指器也可指器官和植株官和植株)内的一端与另一端在内的一端与另一端在形态结构和生理生化上的差异形态结构和生理生化上的差异。细胞质浓度的不一细胞器数量的多少核位置的偏向主要表现在主要表现在:受精卵顶端的那一半具有浓厚的细胞质与一个单一的大核，而另一个大的中央液泡占据了细胞基部的一半拟南芥受精卵的极性拟南芥受精卵的极性第5页/共88页2.2.2.2.细胞分化的位置效应细胞分化的位置效应细胞分化的位置效应细胞分化的位置效应中柱原细胞注定要分化为中柱鞘和维管组织；皮层-内皮层原细胞注定要分化为皮层和内皮层组织。第6页/共88页3.3.3.3.植物激素在细胞分化中的作用植物激素在细胞分化中的作用植物激素在细胞分化中的作用植物激素在细胞分化中的作用IAA与KT的比值低时，有利于芽的形成，而抑制根的分化IAA的相对浓度高时，有利于根的形成，而抑制芽的分化A.生长素和细胞分裂素的浓度比决定根芽分化的示意图；B.烟草组织块在White培养基上分化情况受IAA与激动素浓度的影响。第7页/共88页4.4.4.4.细胞分化受环境条件诱导细胞分化受环境条件诱导细胞分化受环境条件诱导细胞分化受环境条件诱导短日照处理，短日照处理，可诱导菊花提前开可诱导菊花提前开花；花；低温处理，低温处理，能使小麦通过春化能使小麦通过春化而进入幼穗分化；而进入幼穗分化；对作物多施对作物多施氮肥，则能使其延氮肥，则能使其延迟开花。迟开花。春化作用机理的假说春化作用机理的假说第8页/共88页 3.3.3.3.细胞全能性与组织培养技术细胞全能性与组织培养技术细胞全能性与组织培养技术细胞全能性与组织培养技术用于离体培养的各种植物材料称为外植体外植体。器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养以及原生质体培养等。紫花苜蓿子叶外植体第9页/共88页理论基础:植物细胞全能性植物细胞全能性、脱脱分化与再分化分化与再分化。植物细胞全能性植物细胞全能性:有核的植物细胞都具备母体的全部基因，在适宜的条件下可以发育成完整植株的潜能性。第10页/共88页脱分化脱分化是指已分化的器官、组织或细胞在人工诱导条件下又恢复细胞分裂的能力回复到分生组织状态的过程。再分化再分化是指脱分化后具有分生能力的细胞、组织再度分化形成另一种或几种类型的细胞、组织、器官，以及最终形成完整植株的过程。第11页/共88页2011年考研题年考研题外植体在适宜的培养基上形成愈伤组织的过程称为（）A.分化 B.脱分化 C.再分化 D.再生第12页/共88页植物组织培养的基本方法植物组织培养的基本方法植物组织培养的基本方法植物组织培养的基本方法一般说来，细胞的全能性与其全能性与其分化程度呈负相关分化程度呈负相关，即细胞分化程度高以及衰老细胞的再生能力低；受精卵分化程度最低，因而全能性最高。一般来说，一般来说，受精卵、发育中的受精卵、发育中的分生组织细胞和雌雄配子体及单分生组织细胞和雌雄配子体及单倍体细胞是较易表达全能性的倍体细胞是较易表达全能性的。(1)(1)(1)(1)材料准备材料准备材料准备材料准备第13页/共88页(2)(2)(2)(2)培养基制备培养基制备培养基制备培养基制备培养基培养基（medium)中含有外植体生长所需的营养物质，是组织培养中外植体赖以生存和发展的基地。WhiteWhite培养基培养基是最早的植物组织培养基之一，被广泛用于离体根的培养；MSMS(Murashige和Skoog,1962)培养基培养基含有较高的硝态氮和铵态氮，适合于多种培养物的生长；N N6 6培养基培养基含有与MS差不多的硝态氮，但铵态氮仅为MS的1/4多一些，特别适合于禾本科花粉的培养；B5培养基则适合于十字花科植物的培养。总之，应根据培养的目的选择一种适宜的培养基。第14页/共88页培养基的成分大致可分六类：培养基的成分大致可分六类：培养基的成分大致可分六类：培养基的成分大致可分六类：1.1.1.1.水水水水 2.2.2.2.无机营养无机营养无机营养无机营养 无论是大量元素还是微量元素都常常是无论是大量元素还是微量元素都常常是先配制成母液，储存在先配制成母液，储存在44冰箱内备用。冰箱内备用。3.3.3.3.有机营养有机营养有机营养有机营养 主要有糖、氨基酸和维生素，以及天然主要有糖、氨基酸和维生素，以及天然附加物。附加物。4.4.4.4.维生素和氨基酸类维生素和氨基酸类维生素和氨基酸类维生素和氨基酸类 硫胺素（维生素硫胺素（维生素B1B1）、吡哆素）、吡哆素（维生素（维生素B6B6）、烟酸（维生素）、烟酸（维生素B3B3）、泛酸（维生）、泛酸（维生素素B5B5）以及甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、肌醇）以及甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、肌醇和水解酪蛋白等。和水解酪蛋白等。5.5.5.5.常用的天然附加物常用的天然附加物常用的天然附加物常用的天然附加物 有：椰子乳、酵母提取物、玉有：椰子乳、酵母提取物、玉米胚乳、麦芽浸出物和番茄汁等。米胚乳、麦芽浸出物和番茄汁等。第15页/共88页4.植物生长物质 常用的有生长素类和细胞分裂素类。常用的有生长素类和细胞分裂素类。生生生生长长长长素素素素类类类类 如如2 2，4-D4-D、萘萘乙乙酸酸、吲吲哚哚乙乙酸酸、吲吲哚哚丁丁酸酸等等被被用用于于诱诱导导细细胞胞的的分分裂裂和和根根的的分分化化。IAAIAA易易被被光光和和酶酶氧氧化化分分解解，所所以以加加入入的的浓浓度度较较高高，常常为为1 130mg30mg L L-1-1；细细细细胞胞胞胞分分分分裂裂裂裂素素素素 如如激激动动素素、6-6-苄苄基基腺腺嘌嘌呤呤、异异戊戊烯烯基基腺腺嘌嘌呤呤、玉玉米米素素等等可可以以促促进进细细胞胞分分裂裂和和诱诱导导愈愈伤伤组组织或器官分化不定芽，常用的浓度为织或器官分化不定芽，常用的浓度为0.010.011mg1mg L L-1-1。第16页/共88页(3)(3)(3)(3)灭菌灭菌灭菌灭菌灭菌方法可分为物理的和化学的两类。灭菌方法可分为物理的和化学的两类。常用的物理方法常用的物理方法常用的物理方法常用的物理方法 有干热有干热(烘烧和灼烧烘烧和灼烧)、湿热、湿热(常常压或高压蒸煮压或高压蒸煮)、射线、射线(紫外线、超声波、微波紫外线、超声波、微波)、过滤、过滤、清洗、冲洗等；清洗、冲洗等；常用的化学方法常用的化学方法常用的化学方法常用的化学方法 是使用升汞、甲醛、过氧化氢、是使用升汞、甲醛、过氧化氢、高锰酸钾、来苏儿、高锰酸钾、来苏儿、漂白粉、次氯酸钠漂白粉、次氯酸钠、抗菌素、酒精、抗菌素、酒精等化学药品进行处理。等化学药品进行处理。培养基用湿热灭菌培养基用湿热灭菌培养基用湿热灭菌培养基用湿热灭菌，湿热灭菌也就是高压蒸汽灭，湿热灭菌也就是高压蒸汽灭菌，将需要灭菌的物品放在高压高温的密闭灭菌锅内，菌，将需要灭菌的物品放在高压高温的密闭灭菌锅内，当锅内温度达当锅内温度达121121，气压在，气压在0.10.10.15MPa0.15MPa下，持续下，持续15152020分种，就可以杀死各种细菌及其耐热的芽孢。分种，就可以杀死各种细菌及其耐热的芽孢。第17页/共88页(4)(4)(4)(4)接种接种接种接种接种接种接种接种是指把消毒好的材是指把消毒好的材料在无菌的情况下切成小块料在无菌的情况下切成小块并放入含有培养基容器的过并放入含有培养基容器的过程。接种时一定要严格做到程。接种时一定要严格做到无菌操作无菌操作,一般在已消毒的接一般在已消毒的接种室、接种箱或超净工作台种室、接种箱或超净工作台中进行。中进行。第18页/共88页(5)(5)(5)(5)培养培养培养培养培养培养是指把培养物(连灭菌容器)放在培养室里，使之分化，分裂和生长，形成愈伤组织，分化器官，进而再生植株的过程。培养温度一般控制在252之间,光强为100400molm-2s-1。一般来说，光照强，幼苗生长粗壮粗壮。第19页/共88页(6)(6)(6)(6)驯化与移栽驯化与移栽驯化与移栽驯化与移栽通过控水、减肥、增光、降温等驯化处理使组培苗逐通过控水、减肥、增光、降温等驯化处理使组培苗逐通过控水、减肥、增光、降温等驯化处理使组培苗逐通过控水、减肥、增光、降温等驯化处理使组培苗逐渐地适应外界环境渐地适应外界环境渐地适应外界环境渐地适应外界环境。常用的驯化措施有：对试管内常用的驯化措施有：对试管内通气和降低湿度，增加通气和降低湿度，增加外界湿度、减弱室外光照外界湿度、减弱室外光照等。等。当驯化过的试管苗具有当驯化过的试管苗具有4 45 5条根后，即可移栽。条根后，即可移栽。移栽时先将小苗根部的培养基洗去，以免细菌繁殖污移栽时先将小苗根部的培养基洗去，以免细菌繁殖污染。苗床土可采用砂性较强的菜园土，或用泥炭土、珍珠岩、染。苗床土可采用砂性较强的菜园土，或用泥炭土、珍珠岩、蛭石、砻糠灰等配制的混合培养土。蛭石、砻糠灰等配制的混合培养土。第20页/共88页植物生长中器官间相互依赖和相互制约的关系植物生长中器官间相互依赖和相互制约的关系被称为植物生长的相关性。通过植物体内的营养物质被称为植物生长的相关性。通过植物体内的营养物质和信息物质在各器官间的相互传递或竞争来实现的。和信息物质在各器官间的相互传递或竞争来实现的。(一一一一)地上部分与地下部分的相关地上部分与地下部分的相关地上部分与地下部分的相关地上部分与地下部分的相关(二二二二)主茎与侧枝的相关主茎与侧枝的相关主茎与侧枝的相关主茎与侧枝的相关(三三三三)营养生长与生殖生长的相关营养生长与生殖生长的相关营养生长与生殖生长的相关营养生长与生殖生长的相关(二二二二)生长的相关性生长的相关性生长的相关性生长的相关性第21页/共88页(一一一一)地上部分与地下部分的相关地上部分与地下部分的相关地上部分与地下部分的相关地上部分与地下部分的相关 植植物物的的地地上上部部分分和和地地下下部部分分处处在在不不同同的的环环境境中中，前前者者处处在在空空气气中中，可可以以获获得得充充足足的的空空气气和和光光照照，主主要要进进行行光光合合作作用用和和蒸蒸腾腾作作用用，而而后后者者处处在在土土壤壤中中，可可以以从从外外界界吸吸取取足足够够的的水水分分和和矿矿质质。两两者者之之间间主主要要通通过过维维管管束束进进行行营营养养物物质与信息物质的交换。质与信息物质的交换。1.地上部分与地下部分的关系对于地上部分与地下部分的相关性常用根冠比根冠比(R/T):植物地下部分与地上部分干重或鲜重的比值。第22页/共88页相互依赖、相互促进、相互竞争的关系；相互依赖、相互促进、相互竞争的关系；地下部分的生长和活动依赖于地上部分所提供地下部分的生长和活动依赖于地上部分所提供的光合产物、激素、维生素等，地上部分需要根系的光合产物、激素、维生素等，地上部分需要根系提供水分、矿质以及根中合成的植物激素提供水分、矿质以及根中合成的植物激素(CTK(CTK、GAGA与与ABA)ABA)、氨基酸等。根系生长良好，其地上部分的、氨基酸等。根系生长良好，其地上部分的枝叶也较茂盛；同样，地上部分生长良好，也会促枝叶也较茂盛；同样，地上部分生长良好，也会促进根系的生长。进根系的生长。水肥等不足时，地上和地下部分表现相互竞争水肥等不足时，地上和地下部分表现相互竞争的关系。的关系。根冠间的协调发展还需要根冠间的协调发展还需要信号的相互交流建立信号的相互交流建立相关性相关性。ABAABA第23页/共88页2.2.2.2.影响根冠比的因素影响根冠比的因素影响根冠比的因素影响根冠比的因素(1)(1)土壤水分土壤水分 土壤水分不足对地上部分的影响比对根系的土壤水分不足对地上部分的影响比对根系的影响更大，使根冠比增大。反之，若土壤水分过影响更大，使根冠比增大。反之，若土壤水分过多，氧气含量减少，则不利于根系的活动与生长，多，氧气含量减少，则不利于根系的活动与生长，使根冠比减小。使根冠比减小。(2)(2)光照光照 通常光照加强，光合产物积累增多，向地下通常光照加强，光合产物积累增多，向地下部分分配光合产物相对增多，会使根冠比增大；部分分配光合产物相对增多，会使根冠比增大；光照不足时，向下输送的光合产物减少，影响根光照不足时，向下输送的光合产物减少，影响根部生长程度比地上部分大，会使根冠比降低。部生长程度比地上部分大，会使根冠比降低。第24页/共88页(3)(3)营养营养 不同营养元素或不同的营养水平，对根冠比的影响不不同营养元素或不同的营养水平，对根冠比的影响不同。氮素充足时，有利于叶绿素和蛋白质的合成，光合产物同。氮素充足时，有利于叶绿素和蛋白质的合成，光合产物主要用于枝叶生长，供应根部的数量相对较少，使根冠比降主要用于枝叶生长，供应根部的数量相对较少，使根冠比降低。氮素少时，氮素首先满足根的生长，运到冠部的少，使低。氮素少时，氮素首先满足根的生长，运到冠部的少，使根冠比增大；磷、钾肥有调节碳水化合物转化和运输的作用，根冠比增大；磷、钾肥有调节碳水化合物转化和运输的作用，可促进光合产物向根和贮藏器官转移，通常能增加根冠比。可促进光合产物向根和贮藏器官转移，通常能增加根冠比。(4)(4)温度温度 气温低时一般会使根冠比增高。这是因为根部的活动气温低时一般会使根冠比增高。这是因为根部的活动与生长所需要的温度通常要比地上部分低些，在气温低的秋与生长所需要的温度通常要比地上部分低些，在气温低的秋末至早春，植物地上部分的生长处于停滞期，而根系仍有生末至早春，植物地上部分的生长处于停滞期，而根系仍有生长的可能。当气温升高，地上部分生长加快时，根冠比就下长的可能。当气温升高，地上部分生长加快时，根冠比就下降。降。第25页/共88页2011年考研题年考研题以下措施中有利于提高植物根冠比的是（）A.增加土壤水分供应 B.减少土壤磷素供应C.增加土壤氮素供应 D.增加土壤磷素供应第26页/共88页(5)(5)生长调节剂生长调节剂 三碘苯甲酸、整形素、矮壮素、缩节胺等生长抑制剂或生长延缓剂对茎的顶端或亚顶端分生组织的细胞分裂和伸长有抑制作用，使节间变短，可增大根冠比。GA、油菜素内酯等生长促进剂，能促进叶菜类如芹菜、菠菜、苋菜等茎叶的生长，降低根冠比而提高产量。第27页/共88页2008年考研题年考研题n n论述植物地上部分与地下部分生长的相关性,并写出两种生产中控制根冠比的方法及其原理。（分析论述题，13分）（1）肥水调控：对甘薯、胡萝卜、甜菜和马铃薯等以收获地下部分为主的作物，在生长前期应保证氮肥和水分的供应，以促进茎叶生长，增加光合面积，多合成光合产物；而在后期则要减少氮肥和水分的供应，增加磷、钾肥施用，以促进光合产物向地下部分的运输和贮藏。（2）合理修剪：在一定程度上对树冠进行合理修剪，剪掉不必要的枝叶，保证养分的合理分配，有利于地下部分的生长。第28页/共88页控制性交替灌溉控制性交替灌溉 (隔行间隙灌溉隔行间隙灌溉)，人为控制根的一部分，人为控制根的一部分干燥，另一部分湿润，让干土中的根合成的干燥，另一部分湿润，让干土中的根合成的ABAABA运送到地上部运送到地上部分，控制气孔开度，而让非干土中的根吸水吸肥，这样既控制分，控制气孔开度，而让非干土中的根吸水吸肥，这样既控制了植株的蒸腾量，减少了土壤的蒸发量，又保证了地上部分对了植株的蒸腾量，减少了土壤的蒸发量，又保证了地上部分对水分的需要量，维持正常的生理活动，从而达到节省用水而不水分的需要量，维持正常的生理活动，从而达到节省用水而不大影响植株生长和干物质积累的目的。大影响植株生长和干物质积累的目的。对玉米实施控制性交替灌溉试验，表明对玉米实施控制性交替灌溉试验，表明交替灌溉能节省交替灌溉能节省用水量用水量34.4%34.4%36.8%36.8%。第29页/共88页(二二二二)主茎与侧枝的相关主茎与侧枝的相关主茎与侧枝的相关主茎与侧枝的相关1.1.顶端优势顶端优势 植物的顶芽抑制植物的顶芽抑制侧芽生长的现象，称侧芽生长的现象，称为为“顶端优势顶端优势顶端优势顶端优势”。生长中的幼叶、生长中的幼叶、节间、花序等都能抑节间、花序等都能抑制其下面侧芽的生长。制其下面侧芽的生长。第30页/共88页各种植物顶端优势表现不同各种植物顶端优势表现不同各种植物顶端优势表现不同各种植物顶端优势表现不同顶端优势十分明显的植物顶端优势十分明显的植物顶端优势十分明显的植物顶端优势十分明显的植物 向日葵、玉米、高梁、黄向日葵、玉米、高梁、黄麻等的顶端优势很强，一般不分枝；麻等的顶端优势很强，一般不分枝；顶端优势较为明显的植物顶端优势较为明显的植物顶端优势较为明显的植物顶端优势较为明显的植物 雪松、水杉等，越靠近顶雪松、水杉等，越靠近顶端的侧枝，生长受抑越强，从而形成宝塔形树冠；端的侧枝，生长受抑越强，从而形成宝塔形树冠；顶端优势不明显的植物顶端优势不明显的植物顶端优势不明显的植物顶端优势不明显的植物 柳树以及灌木型植物等。柳树以及灌木型植物等。同一植物在不同生育期，其顶端优势也有变同一植物在不同生育期，其顶端优势也有变同一植物在不同生育期，其顶端优势也有变同一植物在不同生育期，其顶端优势也有变化化化化如稻、麦在分蘖期顶端优势弱，分蘖节上可多次长如稻、麦在分蘖期顶端优势弱，分蘖节上可多次长出分蘖。进入拔节期后，顶端优势增强，主茎上不再长分出分蘖。进入拔节期后，顶端优势增强，主茎上不再长分蘖蘖第31页/共88页3.3.顶端优势的应顶端优势的应用用 利用和保持顶端优势：利用和保持顶端优势：利用和保持顶端优势：利用和保持顶端优势：麻类、向日葵、玉米、麻类、向日葵、玉米、高梁控制侧枝生长，使主高梁控制侧枝生长，使主茎强壮，挺直。茎强壮，挺直。消除顶端优势：消除顶端优势：消除顶端优势：消除顶端优势：棉花打顶和整枝、瓜棉花打顶和整枝、瓜类摘蔓、果树修剪等可调类摘蔓、果树修剪等可调节营养生长，合理分配养节营养生长，合理分配养分；分；绿篱修剪可促进侧芽绿篱修剪可促进侧芽生长，而形成密集灌丛状；生长，而形成密集灌丛状；高梁植株高梁植株树木造型树木造型第32页/共88页(三三三三)营养生长与生殖生长的相关营养生长与生殖生长的相关营养生长与生殖生长的相关营养生长与生殖生长的相关1.依赖关系(1)(1)(1)(1)生殖生长需要以营养生长为基础生殖生长需要以营养生长为基础生殖生长需要以营养生长为基础生殖生长需要以营养生长为基础 (2)(2)(2)(2)生殖器官的形成以及由其产生的激素等信生殖器官的形成以及由其产生的激素等信生殖器官的形成以及由其产生的激素等信生殖器官的形成以及由其产生的激素等信号物质会影响营养体的生长号物质会影响营养体的生长号物质会影响营养体的生长号物质会影响营养体的生长2.对立关系(1)(1)(1)(1)营养生长抑制生殖生长营养生长抑制生殖生长营养生长抑制生殖生长营养生长抑制生殖生长 营养器官生长过营养器官生长过旺会影响到生殖器官的形成和发育。旺会影响到生殖器官的形成和发育。(2)(2)(2)(2)生殖生长抑制营养生长生殖生长抑制营养生长生殖生长抑制营养生长生殖生长抑制营养生长 单次开花植物开单次开花植物开花后花后,营养生长基本结束；多次开花植物虽然营养生营养生长基本结束；多次开花植物虽然营养生长和生殖生长并存，但在生殖生长期间，营养生长长和生殖生长并存，但在生殖生长期间，营养生长明显减弱。竞争养分明显减弱。竞争养分第33页/共88页在协调营养生长和生在协调营养生长和生在协调营养生长和生在协调营养生长和生殖生长的关系方面，生产殖生长的关系方面，生产殖生长的关系方面，生产殖生长的关系方面，生产上很多经验上很多经验上很多经验上很多经验：加强肥水管理，防止加强肥水管理，防止营养器官的早衰；营养器官的早衰；控制水分和氮肥的使控制水分和氮肥的使用，不使营养器官生长过用，不使营养器官生长过旺；旺；在果树生产中，适当在果树生产中，适当疏花、疏果以使营养上收疏花、疏果以使营养上收支平衡，并有积余，以便支平衡，并有积余，以便年年丰产，消除年年丰产，消除“大小年大小年”。第34页/共88页(四四)环境因子对生长的影响环境因子对生长的影响 物理因子物理因子物理因子物理因子 化学因子化学因子化学因子化学因子 生物因子生物因子生物因子生物因子 第35页/共88页一、物理因子一、物理因子一、物理因子一、物理因子1.温度 由于温度能影响光合、呼吸、矿质与水分的吸收、物质合成与运输等代谢功能，所以也影响细胞的分裂、伸长、分化以及植物的生长。第36页/共88页生长温度的三基点：生长温度的三基点：生长温度的三基点：生长温度的三基点：原产热带或亚热带的植物原产热带或亚热带的植物原产热带或亚热带的植物原产热带或亚热带的植物 温度三基点较高，分别为温度三基点较高，分别为1010、30303535和和4545左右；左右；原产温带的植物原产温带的植物原产温带的植物原产温带的植物 生长温度三基点稍低，分别为生长温度三基点稍低，分别为55、25253030、35354040左右；左右；原产寒带的植物原产寒带的植物原产寒带的植物原产寒带的植物 生长温度三基点更低，如北极的植生长温度三基点更低，如北极的植物在物在00以下仍能生长，最适温度一般不超过以下仍能生长，最适温度一般不超过1010。作物作物最低温度最低温度()()最适温度最适温度()()最高温度最高温度()()大小麦0525303137玉米51027334050向日葵51031353744水稻101230324044大豆101227333340南瓜101537404450棉花151825303138表表10-4 10-4 几种农作物生长温度的三基点几种农作物生长温度的三基点第37页/共88页生长的最适温度生长的最适温度 指生长最快时生长最快时的温度的温度，而不是生长最健壮的温度。协调最适温度协调最适温度 能使植株最健壮能使植株最健壮生长的温度，生长的温度，通常要比生长最适温度低。第38页/共88页2.2.光光 光对植物生长有两种作用：光对植物生长有两种作用：间接作用间接作用 即为光合作用即为光合作用。光合作用对光能的需要是一种“高能反应”。直接作用直接作用 是指光对植物形态建成的作用是指光对植物形态建成的作用。光形态建成对光的需要是一种“低能反应”。第39页/共88页2010年考研年考研题题光对植物生长的直接作光对植物生长的直接作用主要表现为用主要表现为()A.A.促进细胞伸长与分化促进细胞伸长与分化B.B.抑制细胞伸长、促进抑制细胞伸长、促进细胞分化细胞分化C.C.抑制细胞伸长与分化抑制细胞伸长与分化D.D.促进细胞伸长、抑制促进细胞伸长、抑制细胞分化细胞分化第40页/共88页3.3.机械刺激机械刺激刺激的方式：刺激的方式：刺激的方式：刺激的方式：风、机械、冰雹风、机械、冰雹对茎叶的冲击、摇晃、震动等。对茎叶的冲击、摇晃、震动等。机械刺激对植物生长发育的调机械刺激对植物生长发育的调机械刺激对植物生长发育的调机械刺激对植物生长发育的调节：节：节：节：用布条等刺激番茄幼苗，能使用布条等刺激番茄幼苗，能使番茄株高降低，节间变短，根冠比增番茄株高降低，节间变短，根冠比增大大用振动刺激黄瓜幼苗，不但株用振动刺激黄瓜幼苗，不但株高降低，而且瓜数和瓜重增加高降低，而且瓜数和瓜重增加田间的植株要比温室或塑料大田间的植株要比温室或塑料大棚中的植株长的矮壮，其原因之一是棚中的植株长的矮壮，其原因之一是田间的植株常受到风、雨造成的机械田间的植株常受到风、雨造成的机械刺激。刺激。第41页/共88页 4.4.重力重力 诱导根的向重性诱导茎的负向重性影响植物叶的大小枝条上下侧的生长量瓜果的形状，如悬挂在空中的丝瓜因受重力影响要比平躺在地面的长得长、细、直。第42页/共88页二、化学因子二、化学因子二、化学因子二、化学因子1.水分 植物的生长对水分供应最为敏感。供水不足，植株的体积增长会提早停止。水分亏缺还会影响呼吸作用、光合作用等。第43页/共88页氧氧氧氧需氧生物生长所必需需氧生物生长所必需，植物的地上部分通常无缺氧之，植物的地上部分通常无缺氧之虑，但土壤在过分板结或含水过多时，常因空气中氧不能虑，但土壤在过分板结或含水过多时，常因空气中氧不能向根系扩散，而使根部生长不良，甚至坏死；向根系扩散，而使根部生长不良，甚至坏死；COCOCOCO2 2 2 2光合作用的限制因子光合作用的限制因子，田间空气的流通以及人为提高，田间空气的流通以及人为提高空气中空气中COCO2 2浓度，常能促进植物生长；浓度，常能促进植物生长；水气水气水气水气 (相对湿度相对湿度)会通过会通过影响蒸腾作用影响蒸腾作用而改变植株的水分状而改变植株的水分状况，从而影响植物生长。况，从而影响植物生长。大气污染物质大气污染物质大气污染物质大气污染物质如如SOSO2 2、HFHF等而等而影响正常生长。影响正常生长。2.大气第44页/共88页必需元素中有些属必需元素中有些属原原生质的基本成分生质的基本成分，有些是，有些是酶的组成或活化剂酶的组成或活化剂，有些，有些能能调节原生质膜透性调节原生质膜透性，并，并参与缓冲体系参与缓冲体系以及以及维持细维持细胞的渗透势胞的渗透势。植物植物缺乏必需元素会缺乏必需元素会引起生理失调，影响生长引起生理失调，影响生长发育发育，并出现特定的缺素，并出现特定的缺素症状。症状。另外，另外，有益元素促进有益元素促进植物生长，有毒元素则抑植物生长，有毒元素则抑制植物生长。制植物生长。光与硝酸盐浓度对作物生长速光与硝酸盐浓度对作物生长速率的相互作用率的相互作用硝酸盐浓度相对生长速率3.矿质 第45页/共88页4.植物生长调节剂生长调节物质对生长调节物质对植物的生长有显著的调植物的生长有显著的调节作用。节作用。生长素刺激燕麦胚芽鞘的切段伸长。切段在水中(A)或生长素中(B)培养了18h。半透明胚芽鞘内部的黄色组织是初生叶。不同浓度的赤霉素处理4天龄的幼苗并让其又生长了几天第46页/共88页三、生物因子三、生物因子三、生物因子三、生物因子在寄生情况下在寄生情况下在寄生情况下在寄生情况下寄生物有时能杀伤杀寄生物有时能杀伤杀死或抑制寄主植物的生长，死或抑制寄主植物的生长，如如菟丝子菟丝子寄生在大豆上会严寄生在大豆上会严重危害大豆植株的生长。有重危害大豆植株的生长。有时则能引起寄主植物的不正时则能引起寄主植物的不正常生长，如形成常生长，如形成瘤瘿瘤瘿。在共生情况下在共生情况下在共生情况下在共生情况下共生双方的生长均受共生双方的生长均受到促进，如到促进，如根瘤菌与豆类根瘤菌与豆类的的共生。共生。第47页/共88页相生的例子：相生的例子：豆科与禾本科豆科与禾本科植物植物混种，小麦和豌豆、玉米混种，小麦和豌豆、玉米和大豆等，豆科植株上的和大豆等，豆科植株上的根瘤固定的氮素能供禾本根瘤固定的氮素能供禾本科植物利用；科植物利用；禾本科植物由根分禾本科植物由根分泌的载铁体泌的载铁体(如麦根酸如麦根酸)，能络合土壤中的铁，供豆能络合土壤中的铁，供豆科植物利用，使豆类能在科植物利用，使豆类能在缺铁的碱性土壤里生长缺铁的碱性土壤里生长第48页/共88页相克现象：相克现象：相克现象：相克现象：番茄植株释放鞣酸、香子兰酸、水杨酸等能严重抑制莴苣、茄子种子的萌发和幼苗生长，对玉米、黄瓜、马铃薯等作物的生长也有抑制作用。因此，在作物布局上可利用有益的作物组合，尽量避免与相克的作物为邻,对有自毒的应避免连作。第49页/共88页4.4.光对生长的调控作用光对生长的调控作用与光受体与光受体(五五)植物生长的调控植物生长的调控第50页/共88页(一一)光敏色素光敏色素的发现的发现 19521952年年博思威克博思威克博思威克博思威克等等人，用不同波长的单色人，用不同波长的单色光照射吸水后的莴苣种光照射吸水后的莴苣种子，发现：子，发现：红光促进萌发红光促进萌发红光促进萌发红光促进萌发，最有效，最有效660nm660nm，远红光抑制萌发远红光抑制萌发远红光抑制萌发远红光抑制萌发，最有，最有效效730nm730nm。一、光敏色素的发现和分布一、光敏色素的发现和分布一、光敏色素的发现和分布一、光敏色素的发现和分布第51页/共88页最后照射的是最后照射的是红光红光，则，则促进萌发促进萌发；反之则抑制萌发。；反之则抑制萌发。表表9-1 9-1 红光（红光（R R）和远红光（）和远红光（FRFR）对莴苣种子萌发的控制对莴苣种子萌发的控制照光处理照光处理萌发率萌发率R R70 70 R RFRFR6 6 R RFRFR+R R74 74 R RFRFR+R R+FRFR6 6 R RFRFR+R R+FRFR+R R76 76 R RFRFR+R R+FRFR+R R+FRFR7 7 R RFRFR+R R+FRFR+R R+FRFR+R R81 81 R RFRFR+R R+FRFR+R R+FRFR+R R+FRFR7 7 R R：红光：红光1min1min；FRFR：远红光：远红光4min4min 1960年，博思威克等人将这种色素蛋白命名为光敏色素。第52页/共88页(二二二二)光敏色素的分布光敏色素的分布光敏色素的分布光敏色素的分布蛋白质丰蛋白质丰富的富的分生分生组织和幼组织和幼嫩器官中嫩器官中含量较高含量较高。黄化幼苗黄化幼苗比绿色组比绿色组织中高出织中高出几十倍。几十倍。图图9-2 9-2 光敏色素在黄化豌豆幼苗中的分布光敏色素在黄化豌豆幼苗中的分布用分光光度法测定。光敏色素在发育旺盛的区域含量高，集中分布在上胚轴和根尖分生组织中 第53页/共88页脱辅基蛋白脱辅基蛋白脱辅基蛋白脱辅基蛋白 由核基因编码，由核基因编码，在细胞质中合成；在细胞质中合成；硫醚键硫醚键硫醚键硫醚键生色团生色团生色团生色团 在质体中合成后，在质体中合成后，运出到胞质中运出到胞质中(一一一一)光敏色素的化学性质光敏色素的化学性质光敏色素的化学性质光敏色素的化学性质1.1.光敏色素的基本结光敏色素的基本结构和装配构和装配二聚体二聚体二聚体二聚体第54页/共88页(二二二二)构型与定位构型与定位构型与定位构型与定位 红光吸收型和远红光吸收型红光吸收型和远红光吸收型红光吸收型和远红光吸收型红光吸收型和远红光吸收型二聚体会出现Pr/Pfr中间型红光吸收型红光吸收型(Pr(Pr型型)钝化形式；较稳定；照射白光或红光Pr型转化为Pfr型远红光吸收型远红光吸收型(Pfr(Pfr型型)活化形式；不稳定；照射远红光Pfr型转化为Pr型中间型具有一定的生理活性中间型具有一定的生理活性中间型具有一定的生理活性中间型具有一定的生理活性第55页/共88页2009年考研题年考研题n n请设计实验证明光敏素参与需光种子的萌发的调控,要求简要写出实验方法与步骤,预测并分析实验结果。(实验题10分)第56页/共88页答案要点答案要点n n（1 1）实验方法与步骤）实验方法与步骤）实验方法与步骤）实验方法与步骤n n选取需光种子，选取需光种子，2525下暗中吸胀后，进行以下处理：下暗中吸胀后，进行以下处理：n nA A组：黑暗处理；组：黑暗处理；n nB B组：红光处理；组：红光处理；n nC C组：红光组：红光-远红光处理；远红光处理；n nDD组：红光组：红光-远红光远红光-红光处理。红光处理。n n在在25 25 下暗中培养，统计萌发率下暗中培养，统计萌发率n n（2 2）结果预测与分析）结果预测与分析）结果预测与分析）结果预测与分析n nA A组萌发率很低；组萌发率很低；n nB B组萌发率显著提高，说明红光促进萌发；组萌发率显著提高，说明红光促进萌发；n nC C组萌发率明显低于组萌发率明显低于B B组，说明红光和远红光的作用可相互逆转；组，说明红光和远红光的作用可相互逆转；n nDD组萌发率与组萌发率与B B组相当，说明红光和远红光的作用可相互逆转；组相当，说明红光和远红光的作用可相互逆转；n n已知光敏素有红光吸收型和远红光吸收型，吸收相应波长的光后两种已知光敏素有红光吸收型和远红光吸收型，吸收相应波长的光后两种吸收型可相互转换。因此，上述实验结果表明，光敏素参与需光种子吸收型可相互转换。因此，上述实验结果表明，光敏素参与需光种子萌发的调控。萌发的调控。第57页/共88页1.控制形态建成植物种类植物种类由光敏色素控制反应的事例由光敏色素控制反应的事例藻 类叶绿体运动；孢子萌发；原丝体生长分化裸子植物种子萌发；胚芽弯勾伸直；叶绿素的合成，节间伸长；芽萌发被子植物膜电位、膜透性变化和离子流动；棚田效应；种子萌发；胚芽弯勾伸直和子叶展开；茎节间伸长；根原基分化和根的生长；核酸、蛋白质合成及酶活性；花青素合成；叶绿体发育及叶绿素合成；叶片分化和生长；单子叶植物叶片展开；小叶运动；叶感夜运动；向光性生长；光周期成花诱导；避阴反应光敏色素的生理作用光敏色素的生理作用光敏色素的生理作用光敏色素的生理作用表表9-3 9-3 绿色植物中一些典型的由光敏色素控制的反应绿色植物中一些典型的由光敏色素控制的反应第58页/共88页2.2.2.2.参与多种酶的合成参与多种酶的合成参与多种酶的合成参与多种酶的合成 与叶绿体形成和光合作用有关的：与叶绿体形成和光合作用有关的：与叶绿体形成和光合作用有关的：与叶绿体形成和光合作用有关的：叶绿素叶绿素a/ba/b结合蛋白、结合蛋白、RubiscoRubisco、PEPCPEPC；与呼吸及能量代谢有关的：与呼吸及能量代谢有关的：与呼吸及能量代谢有关的：与呼吸及能量代谢有关的：细胞色素氧化酶、细胞色素氧化酶、葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢酶、磷酸脱氢酶、甘油醛甘油醛3-3-磷酸脱氢酶、磷酸脱氢酶、异柠檬酸脱异柠檬酸脱氢酶、氢酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、抗坏血酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、过氧化氢过氧化氢酶、酶、过氧化物酶；过氧化物酶；与碳水化合物代谢有关的：与碳水化合物代谢有关的：与碳水化合物代谢有关的：与碳水化合物代谢有关的：淀粉酶、淀粉酶、-半乳糖苷酶；半乳糖苷酶；与氮