植物的成熟和衰老生理课件.ppt

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1、关于植物的成熟和衰老生理第1页，此课件共40页哦本章重点：本章重点：1.1.种子与果实成熟过程中的生理生化变化种子与果实成熟过程中的生理生化变化 2.2.植物衰老过程中生理变化及原因与调控植物衰老过程中生理变化及原因与调控 3.3.器官脱落生理器官脱落生理本章难点：本章难点：植物衰老生理原因植物衰老生理原因 第2页，此课件共40页哦 高等植物的生命周期阶段：高等植物的生命周期阶段：幼苗生长幼苗生长 种子萌发种子萌发 营养生长营养生长 生殖生长生殖生长 衰老衰老 第3页，此课件共40页哦一、种子的发育（一、种子的发育（Development of Seeds)Development of See

2、ds)(一）胚乳的发育一）胚乳的发育(二）胚的发育二）胚的发育(三三)种皮的发育种皮的发育 第一节第一节 种子的发育与成熟生理种子的发育与成熟生理 第4页，此课件共40页哦二、种子的成熟（二、种子的成熟（Maturation of Seeds)Maturation of Seeds)(一）主要有机物的变化一）主要有机物的变化1.1.碳水化合物的变化碳水化合物的变化淀粉种子淀粉种子 可溶性糖可溶性糖 不溶性糖不溶性糖2.2.油脂的变化；油脂的变化；油料种子油料种子 糖类糖类 脂肪脂肪3.蛋白质的变化蛋白质的变化豆科种子豆科种子 含氮化合物以氨基酸、酰胺的形式运至种子合成蛋白质。含氮化合物以氨基酸

3、、酰胺的形式运至种子合成蛋白质。第5页，此课件共40页哦（二）其他生理变化（二）其他生理变化n1.呼吸速率的变化；呼吸速率的变化；n成熟初期，干物质积累迅速，呼吸旺盛；成熟后期，呼成熟初期，干物质积累迅速，呼吸旺盛；成熟后期，呼吸降低。吸降低。2.2.内源激素的变化内源激素的变化 激素出现的次序：激素出现的次序：CTKCTK：调节籽粒建成的细胞分裂过程。：调节籽粒建成的细胞分裂过程。GAGA和和IAAIAA：调节细胞伸长以及有机物的运输和积累。：调节细胞伸长以及有机物的运输和积累。ABAABA：促进成熟和调节休眠。：促进成熟和调节休眠。3.3.含水量的变化含水量的变化 自由水不断减少。自由水不

4、断减少。第6页，此课件共40页哦(二）影响种子成熟的外界条件二）影响种子成熟的外界条件1.1.光照；光照；2.2.温度温度3.3.空气相对湿度；空气相对湿度；4.4.土壤含水量土壤含水量5.5.矿质营养矿质营养 第7页，此课件共40页哦 第二节第二节 果实的生长与完熟果实的生长与完熟 一、果实的生长（一、果实的生长（Growth of Fleshy Fruits)S S型生长曲线型生长曲线 苹果、梨、香蕉等苹果、梨、香蕉等.双双S S型生长曲线型生长曲线 樱桃、李、杏、葡萄等樱桃、李、杏、葡萄等.（一）生长规律及其影响因素（一）生长规律及其影响因素第8页，此课件共40页哦图10-6 肉质果实的

5、生长曲线第9页，此课件共40页哦（二）单性结实（二）单性结实单性结实：植物未经受精而形成果实的现象。单性结实：植物未经受精而形成果实的现象。单性结实的果实里不产生种子，形成无籽果实。单性结实的果实里不产生种子，形成无籽果实。形成单性结实的原因：形成单性结实的原因：天然型：天然型：未经受精作用而结实，未经受精作用而结实，如葡萄、柑橘、如葡萄、柑橘、香蕉、菠萝。香蕉、菠萝。刺激型：刺激型：用花粉刺激形成果实，但没有受精，如用花粉刺激形成果实，但没有受精，如梨的花粉授于苹果的柱头上，可诱发单性结实。梨的花粉授于苹果的柱头上，可诱发单性结实。第10页，此课件共40页哦败育型（假单性结实）：败育型（假单

6、性结实）：受精后的胚在发育受精后的胚在发育过程中败育，不能形成种子，过程中败育，不能形成种子，如桃、葡萄、如桃、葡萄、樱桃等。樱桃等。单性结实在生产上的重要意义：单性结实在生产上的重要意义：当传粉条件受限制时仍能结实，可以缩当传粉条件受限制时仍能结实，可以缩短成熟期，增加果实含糖量，提高果实品质。短成熟期，增加果实含糖量，提高果实品质。如北方地区温室栽培番茄，由于日照短，花如北方地区温室栽培番茄，由于日照短，花粉发育往往不正常，若在花期用粉发育往往不正常，若在花期用2,4-D2,4-D处理，处理，则可达到正常结实的目的。则可达到正常结实的目的。第11页，此课件共40页哦二、肉质果实成熟时的色、

7、香、味的变化（生理二、肉质果实成熟时的色、香、味的变化（生理生化变化）生化变化）（一）呼吸变化（一）呼吸变化 呼吸跃变：呼吸跃变：果实成熟前，呼吸速率最初下降，果实成熟前，呼吸速率最初下降，然后突然上升，又急剧下降，这种现象叫呼吸跃然后突然上升，又急剧下降，这种现象叫呼吸跃变。变。类型：类型：跃变型果实：跃变型果实：苹果、梨、香蕉、芒果、西瓜等苹果、梨、香蕉、芒果、西瓜等 非跃变型果实：非跃变型果实：葡萄、草莓、柑桔、黄瓜等葡萄、草莓、柑桔、黄瓜等 原因：原因：乙烯乙烯 酶活性酶活性第12页，此课件共40页哦第13页，此课件共40页哦（二）物质转化（二）物质转化3 3、涩味（变化）消失、涩味（

8、变化）消失未成熟的涩味物质单宁未成熟的涩味物质单宁成熟时氧成熟时氧化分解，或凝结成难溶物化分解，或凝结成难溶物1 1、色泽变化、色泽变化 果实成熟时由绿果实成熟时由绿黄、橙、红黄、橙、红2 2、香气变化、香气变化 果实成熟时产生挥发性具有香果实成熟时产生挥发性具有香味的化合物，主要成分是低分子的烃、味的化合物，主要成分是低分子的烃、醇、醛、酯、酚等。醇、醛、酯、酚等。第14页，此课件共40页哦6 6、果实由硬变软、果实由硬变软由硬变软，原果胶由硬变软，原果胶(不溶性不溶性)果胶果胶(可溶性可溶性)，淀粉粒消失。，淀粉粒消失。4 4、果实变甜、果实变甜果实变甜：淀粉果实变甜：淀粉麦芽糖麦芽糖葡萄

9、糖酸葡萄糖酸5 5、酸味减少：、酸味减少：未成熟果实中有机酸未成熟果实中有机酸成熟果成熟果实中转变为糖、盐、实中转变为糖、盐、COCO2 2和和H H2 2O O第15页，此课件共40页哦（三）外界条件对果实成熟的影响三）外界条件对果实成熟的影响 夏季多雨，有机酸含量高；夏季多雨，有机酸含量高；阳光充足、气温较高、昼夜温差阳光充足、气温较高、昼夜温差大，有利于糖分的积累。大，有利于糖分的积累。第16页，此课件共40页哦 第三节第三节 植物的衰老植物的衰老一、植物衰老的概念及类型一、植物衰老的概念及类型(Conception and(Conception and Types of Plant s

10、enescence)Types of Plant senescence)1 1、概念：正常环境下生物机体代谢活动减弱，、概念：正常环境下生物机体代谢活动减弱，生理机能衰退的过程。生理机能衰退的过程。2 2、类型、类型（1 1）整株衰老：一生只开花结实一次的一稔植物。）整株衰老：一生只开花结实一次的一稔植物。（2 2）地上部衰老：地下部生长更新。）地上部衰老：地下部生长更新。（3 3）落叶衰老：环境胁迫引起）落叶衰老：环境胁迫引起（4 4）渐进衰老：成熟先后相继衰老或脱落。）渐进衰老：成熟先后相继衰老或脱落。第17页，此课件共40页哦二、自然衰老的意义二、自然衰老的意义 (Significanc

11、e of Plant(Significance of Plant senescence)senescence)1 1、保证特种的延续：养分转移到果实，种子中贮、保证特种的延续：养分转移到果实，种子中贮藏，为新个体生长准备物质基础。藏，为新个体生长准备物质基础。2 2、内部生理机能的恢复：营养物质转运到果、内部生理机能的恢复：营养物质转运到果实、种子及新生器官再度利用。实、种子及新生器官再度利用。3 3、生态适应：秋天落叶，降低蒸腾，度过严寒、生态适应：秋天落叶，降低蒸腾，度过严寒第18页，此课件共40页哦三、植物衰老过程中的生理生化变化三、植物衰老过程中的生理生化变化 (Phy-(Phy-si

12、ology and Biochemical Changes during Plant sen-siology and Biochemical Changes during Plant sen-escence)escence)(一）生物膜的破坏一）生物膜的破坏成分变化成分变化 磷酯酶磷酯酶 脂氧合酶（脂氧合酶（LOX)LOX)磷脂磷脂 游离脂肪酸游离脂肪酸 过氧化物过氧化物结构破坏，功能丧失结构破坏，功能丧失 叶绿体、线粒体膜结构衰退甚至解体，释放水解酶发叶绿体、线粒体膜结构衰退甚至解体，释放水解酶发生自溶现象。生自溶现象。第19页，此课件共40页哦(二）蛋白质的变化二）蛋白质的变化 衰老时蛋白

13、质分解加快，异化作用大于同化作用，衰老时蛋白质分解加快，异化作用大于同化作用，在蛋白质水解的同时，伴随着游离氨基酸的积累。在蛋白质水解的同时，伴随着游离氨基酸的积累。衰老过程中可溶性蛋白和膜结合蛋白同时降解，被衰老过程中可溶性蛋白和膜结合蛋白同时降解，被降解的可溶性蛋白中降解的可溶性蛋白中85%85%是是RubiscoRubisco，使光合能力下降。，使光合能力下降。衰衰老老过过程程中中某某些些蛋蛋白白质质的的合合成成，主主要要是是水水解解酶酶如如核核糖糖核核酸酸酶酶、蛋蛋白白酶酶、酯酯酶酶、纤纤维维素素酶酶的的含含量量或或活活性增加。性增加。第20页，此课件共40页哦(三）核酸的变化三）核酸

14、的变化 叶片衰老时，叶片衰老时，RNARNA总量下降。总量下降。叶衰老时叶衰老时DNADNA也下降，但下降速度较也下降，但下降速度较RNARNA为为小。小。(四）光合速率下降四）光合速率下降 叶绿素逐渐丧失是叶片衰老最明显的特点，类叶绿素逐渐丧失是叶片衰老最明显的特点，类胡萝卜素降解稍晚，光合色素降解导致光合速率胡萝卜素降解稍晚，光合色素降解导致光合速率下降。下降。第21页，此课件共40页哦 叶片在衰老时呼吸速率下降，但下降速率叶片在衰老时呼吸速率下降，但下降速率比光合速率慢。比光合速率慢。有些植物叶片在衰老开始时呼吸速率保有些植物叶片在衰老开始时呼吸速率保持平稳，后期出现一个呼吸跃变期，以后

15、呼持平稳，后期出现一个呼吸跃变期，以后呼吸速率则迅速下降。吸速率则迅速下降。衰衰老老时时，氧氧化化磷磷酸酸化化逐逐步步解解偶偶联联，产产生生的的ATPATP数数量量减减少少，细细胞胞中中合合成成反反应应所所需需的的能能量量不足，这更促使衰老加剧。不足，这更促使衰老加剧。(五）呼吸速率下降五）呼吸速率下降 第22页，此课件共40页哦四、植物衰老的原因与调控四、植物衰老的原因与调控 (Reasons and Reg-ulation(Reasons and Reg-ulation of Plant senescence)of Plant senescence)衰老的机理：衰老的机理：基因突变的误差理

16、论、自由基因突变的误差理论、自由基伤害理论、基伤害理论、营养亏缺理论、营养亏缺理论、程序化细胞程序化细胞凋亡理论、凋亡理论、植物激素调控理论植物激素调控理论等各种学说等各种学说（一）植物衰老的主导因子：（一）植物衰老的主导因子：1.1.乙烯乙烯2.2.细胞分裂素和多胺细胞分裂素和多胺3.3.自由基和活性氧自由基和活性氧4.4.光抑制和光氧化光抑制和光氧化5.5.黑暗与气孔关闭黑暗与气孔关闭第23页，此课件共40页哦程序性细胞死亡（略）程序性细胞死亡（略）1 1、基因突变的误差理论（、基因突变的误差理论（DNADNA损伤学说）损伤学说）观点：观点：物理化学因子（紫外线、电离辐射、化学诱变）物理化

17、学因子（紫外线、电离辐射、化学诱变）导致导致DNADNA损伤损伤 蛋白质合成受阻或合成无功能蛋白蛋白质合成受阻或合成无功能蛋白 代谢紊乱代谢紊乱 衰老衰老2 2、程序化细胞凋亡理论、程序化细胞凋亡理论 观点：观点：生物体的一切变化都是由基因控制的。生物体的一切变化都是由基因控制的。3 3、自由基伤害理论、自由基伤害理论 观点：观点：体内自由基过多积累体内自由基过多积累 破坏细胞膜及生物大分破坏细胞膜及生物大分子子 衰老衰老第24页，此课件共40页哦（1）生物自由基（Free radical）的概念 指生物体内代谢产生的一些具有未配对电子的原子、原子团、分子或离子。种类：无机氧自由基：O-2.、

18、HO.有机氧自由基：RO.、ROO.1O2、H2O2、ROOH 活性氧（补充内容）（补充内容）第25页，此课件共40页哦（2）活性氧产生 部位：细胞壁、细胞核、叶绿体、线粒体、微体部位：细胞壁、细胞核、叶绿体、线粒体、微体单线态氧单线态氧（1O2):A:A:叶绿素作光敏化剂叶绿素作光敏化剂：chl chl*chl O2 1O2 B:Haber-weissB:Haber-weiss反应：反应：O2-.+H2O2 1O2+OH-+HO.C:超氧自由基歧化反应：2 O2-.+2H+1O2 +H2O2 超氧自由基超氧自由基（O2-.）：A:A:叶绿体：叶绿体：Mehler Mehler 反应反应 B:

19、B:线粒体：呼吸链中将电子直接交给氧。线粒体：呼吸链中将电子直接交给氧。（补充内容）（补充内容）第26页，此课件共40页哦HO.A:Fenton反应：H2O2+Fe2+HO.+OH-+Fe3+B:Haber-weiss反应：O2-.+H2O2 1O2+OH-+HO.（3）活性氧对植物的伤害 对核酸的破坏作用对核酸的破坏作用 加成反应加成反应 夺氢反应夺氢反应（补充内容）（补充内容）第27页，此课件共40页哦对蛋白质的破坏作用 主要是导致蛋白质的交联，包括分子内交联分子间交联。A:-SH氧化成-S-S-R1-SH+R2-SH HO.R1-S-S-R2+H2OB:氢抽提作用，形成蛋白质自由基C:加

20、成反应，生成二聚体蛋白自由基D:MDA作为交联剂导致蛋白质交联（补充内容）（补充内容）第28页，此课件共40页哦对细胞膜的破坏作用 膜透性增大，选择透性丧失膜脂过氧化 膜结合酶失活 产物MDA导致蛋白质交联（补充内容）（补充内容）活性氧防御体系活性氧防御体系第29页，此课件共40页哦酶促防御系统酶促防御系统SODSOD、CATCAT、GSH-PODGSH-POD等等 SODSOD O O2 2-.-.+O +O2 2-.-.O O2 2 +H +H2 2O O2 2 CAT CAT H H2 2O O2 2+H+H2 2O O2 2 H H2 2O O2 2 +O O2 2 非酶促防御系统非酶

21、促防御系统 Vc Vc、Ve Ve、GSHGSH、类胡萝卜素等、类胡萝卜素等（3 3）多胺调节）多胺调节（补充内容）（补充内容）第30页，此课件共40页哦 第四节第四节 植物器官的脱落植物器官的脱落 Section 4 Abscission of Plants Organs脱落(abscission)：是指植物细胞、组织或器官脱离植物体的过程。分为：分为：正常脱落：正常脱落：比如果实和种子的自然脱落；比如果实和种子的自然脱落；生理脱落：生理脱落：营养生长与生殖生长的竞争引起的营养生长与生殖生长的竞争引起的 脱脱落；落；胁迫脱落：胁迫脱落：因逆境条件而引起的脱落；例如干旱与因逆境条件而引起的脱落

22、；例如干旱与病虫害引起的脱落；病虫害引起的脱落；第32页，此课件共40页哦 生理脱落和胁迫脱落生理脱落和胁迫脱落都属于都属于异常异常脱落。脱落。脱落有其脱落有其特定的生物学意义特定的生物学意义：有利于植物度：有利于植物度过逆境，有利于种的保存，尤其是在不适宜生过逆境，有利于种的保存，尤其是在不适宜生长的条件下。长的条件下。异常脱落也常常给农业生产带来重大损异常脱落也常常给农业生产带来重大损失，造成经济和品质的下降，如棉花蕾铃的失，造成经济和品质的下降，如棉花蕾铃的脱落率可达脱落率可达70%70%左右，大豆花荚脱落率也很左右，大豆花荚脱落率也很高。高。第33页，此课件共40页哦一、脱落时细胞及生

23、化变化一、脱落时细胞及生化变化离层离层:分布：分布：于叶柄、花柄和某些枝条的基部。于叶柄、花柄和某些枝条的基部。特点：特点：离层细胞体积小，质浓、淀粉粒较多。离层细胞体积小，质浓、淀粉粒较多。多数植物器官在脱落之前已形成离层，只是处多数植物器官在脱落之前已形成离层，只是处于潜伏状态，一旦离层活化，即引起脱落。于潜伏状态，一旦离层活化，即引起脱落。二、脱落与激素的关系二、脱落与激素的关系 (Relationship between(Relationship between Phytohormones and Abscission)Phytohormones and Abscission)第34页

24、，此课件共40页哦 棉叶柄茎部纵切面，示离层区结构棉叶柄茎部纵切面，示离层区结构第35页，此课件共40页哦（一）、生长素是脱落的抑制剂（一）、生长素是脱落的抑制剂图图10-11 10-11 叶片脱落与叶柄离层两侧生长素相对含量的关系叶片脱落与叶柄离层两侧生长素相对含量的关系生长素梯度学说生长素梯度学说第36页，此课件共40页哦（二）、乙烯是脱落的促进剂（二）、乙烯是脱落的促进剂 胚的败育导致乙烯产生，启动离层细胞的胚的败育导致乙烯产生，启动离层细胞的分离过程。分离过程。乙烯是与脱落有关的重要激素。内源乙烯乙烯是与脱落有关的重要激素。内源乙烯与脱落过程呈正相关。与脱落过程呈正相关。（三）、脱落酸

25、能加速器官的脱落（三）、脱落酸能加速器官的脱落 秋天短日照促进秋天短日照促进ABAABA合成，所以导致季节合成，所以导致季节性落叶。性落叶。第37页，此课件共40页哦（四）、赤霉素对脱落的影响（不直接）（四）、赤霉素对脱落的影响（不直接）完整植株：延缓器官脱落完整植株：延缓器官脱落 离休器官：促呼吸，加速养分消耗，加离休器官：促呼吸，加速养分消耗，加速衰老与脱落。速衰老与脱落。（五）、细胞分裂素对脱落的影响（不直接）（五）、细胞分裂素对脱落的影响（不直接）细胞分裂素减少与落叶有关。细胞分裂素减少与落叶有关。ABA促进脱落的原因是促进脱落的原因是ABA抑制了叶柄内抑制了叶柄内IAA的传导，促进了

26、分解细胞壁的酶类的分的传导，促进了分解细胞壁的酶类的分泌，并刺激乙烯的合成，增加组织对乙烯的泌，并刺激乙烯的合成，增加组织对乙烯的敏感性。敏感性。第38页，此课件共40页哦三.影响器官脱落的外界因素（External Factors Affe-cting Abscission of Plant Organs)(1)(1)温度温度:高温、低温都会加快器官脱落高温、低温都会加快器官脱落 (2)(2)氧气氧气:氧浓度高促进脱落，原因可能是促进了乙烯的合氧浓度高促进脱落，原因可能是促进了乙烯的合成。氧浓度过低，抑制呼吸，也促进脱落。成。氧浓度过低，抑制呼吸，也促进脱落。(3)(3)水分水分:干旱、涝淹会影响内源激素水平，进而影响植物干旱、涝淹会影响内源激素水平，进而影响植物器官脱落。器官脱落。(4)(4)矿质营养矿质营养:缺乏缺乏N N、ZnZn会减少会减少IAAIAA合成，缺合成，缺 B B 使花粉败使花粉败育，只开花不结实。育，只开花不结实。CaCa缺乏会引起严重的脱落。缺乏会引起严重的脱落。(5)(5)光光:光强度减弱时，脱落增加；短日照促进落叶而长日照光强度减弱时，脱落增加；短日照促进落叶而长日照延迟落叶。延迟落叶。第39页，此课件共40页哦感感谢谢大大家家观观看看第40页，此课件共40页哦