第三讲药用植物的生长与发育-课件.ppt
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1、第三讲 药用植物栽培学理论基础(一)一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长二、药用植物的生殖生长药用植物的生殖生长三、三、植物发育的理论植物发育的理论四、四、花芽分化的类型花芽分化的类型五、五、植物的生命周期及生长发育过程植物的生命周期及生长发育过程六、六、植物生长发育的相关性植物生长发育的相关性目录植物生长:指植物在体积和重量(干重)上的不可逆增加,是由细胞分裂、细胞伸长,以及原生质体、细胞壁的增长而引起。种子新的种子。植物生长?植物生长?(一)植物细胞生长分裂期 伸长期分化期茎和根的生长点茎和根的生长点 细胞的体积显著增加细胞的体积显著增加 细胞的分化细胞的分化 均匀的分生组织细胞分化发
2、育成不同的组织,是均匀的分生组织细胞分化发育成不同的组织,是植物植物基因基因在时间和空间上顺序表达的结果。在时间和空间上顺序表达的结果。植物的生长曲线植物的生长曲线植物的生长曲线 生长大周期生长大周期:“慢快慢慢快慢”栽培生产上:栽培生产上:从植物在不同生活环境下所呈现的生长曲从植物在不同生活环境下所呈现的生长曲线,分析其产生差异的原因,采取线,分析其产生差异的原因,采取适时、合理的适时、合理的技术措施技术措施,有效地控制植物生长的进程和速度,有效地控制植物生长的进程和速度,以达到生产的预期目的,获得理想的经济产量。以达到生产的预期目的,获得理想的经济产量。核果类如桃、杏等双核果类如桃、杏等双
3、“S”形生长曲线形生长曲线 枸杞等果实的枸杞等果实的“S”形形 生长曲线生长曲线张重义张重义,李李 萍萍,许小方许小方,宋越宋越,陈陈 君君,王丰青王丰青.忍冬的生长特性与金银花药材质忍冬的生长特性与金银花药材质量的关系量的关系.中药材中药材,2004,27(3):157-159.张重义张重义,李李 萍萍,许小方许小方,宋越宋越,陈陈 君君,王丰青王丰青.忍冬的生长特性与金银花药材质忍冬的生长特性与金银花药材质量的关系量的关系.中药材中药材,2004,27(3):157-159.张重义张重义,李李 萍萍,许小方许小方,宋越宋越,陈陈 君君,王丰青王丰青.忍冬的生长特性与金银花药材质忍冬的生长特
4、性与金银花药材质量的关系量的关系.中药材中药材,2004,27(3):157-159.药用植物的生长药用植物的生长 从栽培角度讲,发育主要指从营养生长阶段到生殖生长阶段的质变过程。在植从栽培角度讲,发育主要指从营养生长阶段到生殖生长阶段的质变过程。在植物一生中,生长和发育常常是交织在一起的。物一生中,生长和发育常常是交织在一起的。根、茎、叶等是吸收、合成和输导营养的器官,故称根、茎、叶等是吸收、合成和输导营养的器官,故称营养器官营养器官;花、果实和种子是繁殖后代的器官,所以叫花、果实和种子是繁殖后代的器官,所以叫生殖器官生殖器官。药用植物从播种到收获的时间,称为药用植物从播种到收获的时间,称为
5、药用植物的生育期药用植物的生育期。生产上,把田间管理和。生产上,把田间管理和伴随着药用植物不同器官的分化、形成,达到田间植株伴随着药用植物不同器官的分化、形成,达到田间植株50%的时期,称为生育时期的时期,称为生育时期(如:播种期、出苗期等)。(如:播种期、出苗期等)。植物种子萌发、生根并形成茎叶,植物的体积和质量增加,是植物的营养生长植物种子萌发、生根并形成茎叶,植物的体积和质量增加,是植物的营养生长过程,称为过程,称为营养生长阶段营养生长阶段;伴随着营养器官的生长到一定阶段,植物开始生殖器官的分化、开花并形成果实伴随着营养器官的生长到一定阶段,植物开始生殖器官的分化、开花并形成果实和种子等
6、,是营养生长与生殖生长并进阶段;和种子等,是营养生长与生殖生长并进阶段;营养器官生长停止,并达到最大量,进入生殖器官的充实、晚熟阶段,是植物营养器官生长停止,并达到最大量,进入生殖器官的充实、晚熟阶段,是植物的生殖生长过程,称为的生殖生长过程,称为生殖生长阶段生殖生长阶段。植物各器官之间相互依赖、相互制约,从而保证植物体的协调统一。药用植物植物各器官之间相互依赖、相互制约,从而保证植物体的协调统一。药用植物种类的不同,它们的生长发育类型及对外界环境的要求也不同。种类的不同,它们的生长发育类型及对外界环境的要求也不同。一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长(一)(一)根及根的生长根及根的生长
7、植物的主根由胚根发育而来。植物的主根由胚根发育而来。根的生理功能是多方面根的生理功能是多方面的,如的,如固定固定植株,从土壤中植株,从土壤中吸收水分和养分吸收水分和养分,合成合成细胞分细胞分裂素、氨基酸等。生长和吸收功能良好的根系是药材高产、裂素、氨基酸等。生长和吸收功能良好的根系是药材高产、稳产的基本保障,并且许多药用植物的根也是药用部位,稳产的基本保障,并且许多药用植物的根也是药用部位,如人参、丹参、党参、柴胡、三七、龙胆、何首乌、乌头如人参、丹参、党参、柴胡、三七、龙胆、何首乌、乌头等。等。一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长一、药用植物的营养
8、生长药用植物的营养生长一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长(二)(二)茎的生长茎的生长 茎由胚芽发育而成,是植物体的营养器官,是绝大多数植物体地上部分的躯干。其上有芽、节和节间,并着生叶、花、果实等,具有背地性,有输导、支持、贮藏和繁殖的功能。一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长(二)(二)茎的生长茎的生长一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长 控制茎生长最重要的组织是控制茎生长最重要的组织是顶端分生组织和近顶端分顶端分生组织和近顶端分生组织生组织。前者控制后者的活性,而后者的细胞分裂和伸长决。前者控制后
9、者的活性,而后者的细胞分裂和伸长决定茎的生长速率。茎的节通常不伸长,节间伸长部位则依植定茎的生长速率。茎的节通常不伸长,节间伸长部位则依植物种类而定,有均匀分布于节间的,有在节间中部的,也有物种类而定,有均匀分布于节间的,有在节间中部的,也有在节间基部的。双子叶植物茎的增粗是在节间基部的。双子叶植物茎的增粗是形成层形成层活动的结果,活动的结果,单子叶植物茎的增粗是靠单子叶植物茎的增粗是靠居间分生组织居间分生组织活动。活动。(二)(二)茎的生长茎的生长一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长(三)(三)叶及叶的生长叶及叶的生长叶是植物的重要营养器官,一般为绿色扁平体,具有向光叶是植物的重要营养器
10、官,一般为绿色扁平体,具有向光性。植物的叶有规律地着生于茎枝的节上,其主要的生理性。植物的叶有规律地着生于茎枝的节上,其主要的生理功能是功能是进行光合作用、气体交换和蒸腾作用进行光合作用、气体交换和蒸腾作用。叶生长发育叶生长发育的状况和叶面积大小的状况和叶面积大小对植物的生长发育及产量影响极大。对植物的生长发育及产量影响极大。茎端分生组织的周围经过细胞分裂和扩大,产生突起,形成叶原茎端分生组织的周围经过细胞分裂和扩大,产生突起,形成叶原基。整个叶原基的细胞具有分裂能力,首先是顶端部分细胞分裂,使基。整个叶原基的细胞具有分裂能力,首先是顶端部分细胞分裂,使叶原基伸长形成叶轴。叶轴伸长的同时,边缘
11、部分的细胞分裂,形成叶原基伸长形成叶轴。叶轴伸长的同时,边缘部分的细胞分裂,形成扁平的叶片。基部细胞纵向生长,分化为叶柄。禾谷类叶原基顶端细扁平的叶片。基部细胞纵向生长,分化为叶柄。禾谷类叶原基顶端细胞分生能力停止后,基部居间分生组织细胞分裂成上、下两部分,上胞分生能力停止后,基部居间分生组织细胞分裂成上、下两部分,上方发育成叶片,下方发育成叶鞘。当叶片各部分形成之后,细胞仍然方发育成叶片,下方发育成叶鞘。当叶片各部分形成之后,细胞仍然分裂和扩大,直到叶片成熟。分裂和扩大,直到叶片成熟。单子叶植物叶片基部保持生长能力单子叶植物叶片基部保持生长能力,例,例如,禾谷类作物叶鞘能随节间的生长而伸长,
12、韭、葱等叶片被切断后,如,禾谷类作物叶鞘能随节间的生长而伸长,韭、葱等叶片被切断后,很快就能再次生长起来。很快就能再次生长起来。一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长 植物叶片的大小随植物的种类和品种不同差异较大,同时也受温、光、水、肥、气等外界条件植物叶片的大小随植物的种类和品种不同差异较大,同时也受温、光、水、肥、气等外界条件的影响。的影响。单叶片自叶片定型至单叶片自叶片定型至1/2叶片发黄的时期,称叶片功能期叶片发黄的时期,称叶片功能期。衡量药用植物叶面积大小常用叶面积指数(衡量药用植物叶面积大小常用叶面积指数(LAI)表示,)表示,叶面积指数叶面积指数是是指药用植物群体的总绿指药用植
13、物群体的总绿色叶面积与其所对应的土地面积之比色叶面积与其所对应的土地面积之比。干物质产量最高时的叶面积指数称为最适叶面积指数,越过。干物质产量最高时的叶面积指数称为最适叶面积指数,越过此值后,干物质积累量又下降。药用植物群体的叶面积指数随生长时间而变化,一般出苗时叶面积此值后,干物质积累量又下降。药用植物群体的叶面积指数随生长时间而变化,一般出苗时叶面积指数最小,随植株生长发育,叶面积指数增大,植物群体最繁茂的时候(禾谷类齐穗期,其他单子指数最小,随植株生长发育,叶面积指数增大,植物群体最繁茂的时候(禾谷类齐穗期,其他单子叶植物和双子叶植物盛花至结果期)叶面积指数达到最大。但当叶面积指数最大时
14、,植物群体透光叶植物和双子叶植物盛花至结果期)叶面积指数达到最大。但当叶面积指数最大时,植物群体透光率最低,此后部分叶片逐渐老化、变黄、脱落,叶面积指数变小。率最低,此后部分叶片逐渐老化、变黄、脱落,叶面积指数变小。在禾本科植物中,一般采用叶龄指数或叶龄余数衡量生育进程。叶龄指数是指已出叶片数占在禾本科植物中,一般采用叶龄指数或叶龄余数衡量生育进程。叶龄指数是指已出叶片数占主茎总叶数的百分数。叶龄余数是指还未抽出的叶片数。主茎总叶数的百分数。叶龄余数是指还未抽出的叶片数。最适叶面积指数的大小因生产水平、药用最适叶面积指数的大小因生产水平、药用植物种类和品种以及外界环境条件(特别是日照条件)而异
15、,是决定药用植物种植和产量的重要指植物种类和品种以及外界环境条件(特别是日照条件)而异,是决定药用植物种植和产量的重要指标标。实践证明,叶片斜向上伸展、株型紧凑的药用植物,最适叶面积指数较大;而叶片平展、株型。实践证明,叶片斜向上伸展、株型紧凑的药用植物,最适叶面积指数较大;而叶片平展、株型松散的药用植物,最适叶面积指数较小。松散的药用植物,最适叶面积指数较小。一、药用植物的营养生长药用植物的营养生长(三)(三)叶及叶的生长叶及叶的生长 二、药用植物的生殖生长药用植物的生殖生长 当植物生长到一定时期,植物体受到外界条件的刺激(主要是日照和温度的季节性变化)引起生长锥发生花生长锥发生花芽分化,然
16、后现蕾、开花、结实形成种子芽分化,然后现蕾、开花、结实形成种子。因此,花芽分花芽分化化是营养生长到生殖生长的转折点。二、药用植物的生殖生长药用植物的生殖生长(一)(一)花器官的形成花器官的形成1.花器官的形成 植物经过适宜条件的成花诱导之后,产生成花反应,其明显标志就是茎尖分生组织在形态上发生显著变化,从营养生长锥转变成生殖生长锥。经过花芽分化过程,逐步形成花器官。它包括了成花启动成花启动和花器官形成花器官形成两个阶段。顶端分生组织在花芽分化的过程中,同时进行性别分化。大多数植物在花芽分化中逐渐在同一朵花内形成雌蕊和雄蕊,称为两性花两性花,这一类植物称为雌雄同花雌雄同花植物;而有一些植物,在同
17、一植株上有两种花,一种是雄花,另一种是雌花,这类植物称为雌雄同株植物雌雄同株植物。雌花和雄花分别生于不同植株上的植物,称雌雄异株植物雌雄异株植物,如杜仲、银杏等。二、药用植物的生殖生长药用植物的生殖生长(二)(二)开花和传粉开花和传粉 不同植物的开花龄期、开花的季节、花期和单花的开放时间长短差异极大。12年生草本药用植物一生只开一次花,多年生植物生长年生草本药用植物一生只开一次花,多年生植物生长到一定时期才能开花,少数植物开花后死亡(竹类植物),多数植物到一定时期才能开花,少数植物开花后死亡(竹类植物),多数植物一旦开花便每年都开花(但由于条件不适宜,有时也不开花),直到一旦开花便每年都开花(
18、但由于条件不适宜,有时也不开花),直到枯萎死亡为止。枯萎死亡为止。具有分枝(蘖)习性的药用植物通常主茎先开花,然后第一、二级分枝(蘖)渐次开放。同一花序上的花开放的顺序也随花序的不同而异。例如无限花序的花是边缘的花先开,渐及中央,而无限花序的花是边缘的花先开,渐及中央,而有限花序的花由顶端或中央逐渐开到下面或外面有限花序的花由顶端或中央逐渐开到下面或外面。二、药用植物的生殖生长药用植物的生殖生长(二)(二)开花和传粉开花和传粉 花开后,花粉粒成熟,花粉粒借外力的作用从雄蕊的花药传到雌花开后,花粉粒成熟,花粉粒借外力的作用从雄蕊的花药传到雌蕊柱头上的过程,称为传粉。蕊柱头上的过程,称为传粉。传粉
19、的方式分为:自花传粉:指成熟的花粉粒落到同一朵花的柱头上的过程。在栽培学上,常把同株异花间的传粉也称自花传粉。异花传粉:是指不同花朵之间的传粉。在栽培学上常指不同植株间的传粉,如薏苡、益母草、丝瓜等。常异花传粉:是指异花传粉介于5%50%的传粉方式。以这种形式传粉的植物称常异花传粉植物。从生物学意义上来说,异花传粉比自花传粉优越。因为异花传粉时,由于雌雄配子来自不同的植物体,分别在差异较大的环境中产生,遗传性的差异较大,由此结合而产生的后代具有较强的生活力和适应性。二、药用植物的生殖生长药用植物的生殖生长(三)(三)果实和种子的生长发育果实和种子的生长发育1.果实的形成 果实是由子房或与子房相
20、连的附属花器官(花托、花萼、雄蕊、雌蕊等)发育而来果实是由子房或与子房相连的附属花器官(花托、花萼、雄蕊、雌蕊等)发育而来。多数果实是子房通过授粉、受精发育而来。果实的生长过程一般也和营养生长一样呈“S”形曲线(Logistic曲线),表现为“慢快慢”的生长周期,如枸杞等。但一些核果类的药用植物,如桃、杏等果实的生长则呈双“S”形,在生长的中期有一个缓慢期,即核果的硬核生长期,此时果实膨大生长缓慢。因此这类果实的生长可分为三个时期:第一期是迅速生长期,受精后子房壁、胚及胚乳的细胞分裂,使果实迅速增大;第二期是缓慢生长期,这时由茎叶运输至果实的营养物质主要供给胚、胚乳和果核的迅速生长,所以从外表
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