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    植物生理学植物生长2_图文

    植物生理学植物生长2_图文

    第七章

    植物的生长

    ? 基本内容 1 生长和分化 2 种子的萌发 3 环境条件对生长的影响 4 光的形态建成 5 植物生长的相关性 6 植物生长的周期性

    3. 植物生长与环境
    植物的生长过程是体内各个生理
    活动协调进行的综合表现只?#24615;?#21508;种环境

    条件的适宜配合下各生理代谢过程才能协
    调进行, 植物才能健壮生长结出丰硕的果

    实 影响植物生长的主要环境条件:
    温度 水?#23454;取?br />


    一温度 1对植物生长的影响有三基点 2通过影响光合呼吸蒸腾有机物运输根对 水肥吸收影响生长 3在生长温度范围内随温度升高生长加快植物 生长最快的温度称生长最适温度生最健壮的温度 称生长协调最适温度 4存在温周期现象植物季节或昼夜温度变化对植 物生长的影响 5昼夜温度变化对植物生长有利因为只有绿色 器官进行光合而所有细胞都进行呼吸所以白天 温度高而夜温低有利于减少呼吸消耗增加物 质积累同时较低的夜温促进根系合成CTK

    二光照对植物的影响表现在两个方面

    直接影响

    种子萌发细胞分化细胞生长

    形态建成光周期开花诱导
    光合作用叶绿体发育叶绿素合成气 ?#33258;?#21160;蒸腾作用

    光 照

    间接影响 吸收水分和矿?#35797;?#32032;有机物?#35797;?#36755;
    调节酶的活性调节植物内源 激素水平等 影响其它环境条件进而影响生长

    对生长的直?#26377;?#24212; 1.种子萌发需光种子萌发 需光种子的萌发受光 照的促进而需暗种子的萌发则受光?#31181;ơ?#28895;草 莴苣胡箩卜等种子即为典型的需光种子 2.光能?#31181;?#32454;胞的延伸生长促进细胞的分化成 熟从细胞延伸生长所需的物质基础来说光是必 需的对延伸生长过程来说光并不是必需的 光对植物的延伸生长有?#31181;?#20316;用强光比弱光的 ?#31181;?#20316;用更大光对促进细胞的分化与成熟有利 强光下生长的植物比?#20064;?#23567;但组织分化完全 植株健壮

    3.植物形态建成不可缺少影响植物光的形态建 成依赖光调节和控制植物生长分化和发育的

    过程是低能过程光在此作为信号而不是能量
    通过光敏素起作用表现在黄化苗的转绿 植物若较长时间处在黑暗中生长会呈黄化状态 表现出茎叶淡黄茎秆柔嫩细长叶小鳞片状等 若给黄化植株照光就能使茎叶逐渐转绿植株

    健壮蓝光阻止黄化现象的发生红光促进
    黄化植物正常化远红光?#32791;?#36716;红光的作用紫

    外光?#31181;?#32454;胞伸长

    4.诱导植物开花?#29031;?#26102;数影响植物的生长与休 眠,对绝大多数多年生植物都是长?#29031;?#26465;件促进

    生长短?#29031;?#26465;件诱导休眠成花诱导

    自然界

    许多植物开花受光周期的诱导如长日植物小麦 短日植物?#36828;?#31561;植物的开花对?#29031;?#30340;长短都有严 格的要求

    **有两组秧苗一组放在光下一组放在黑暗 中?#25910;?#20004;组秧苗在干重鲜重和形态上有什 么不同

    黑暗下秧苗?#21512;?#37325;高干重低茎柔叶小 色淡机械组织不发达因无光照无叶绿素 因此不能制造光合产物还要分解原来体内存 在的有机物
    光下的秧苗光合作用强制造的有机物多 干重高鲜重小叶大而厚深绿色机械组 织发达

    三水分 水是细胞分裂伸长及植物生长动力各代 谢的必需条件缺水会使代谢分解加强而合 成下降缺水光合受阻有机物运输受阻 水分过多根的通气条件不良生长差易 造成倒伏落花落果水充足延长伸生长期

    缺水分化期提前促进衰老

    以小麦为例讨论水分在植物一生中的作用

    主要表现在对种子萌发植物生长及形态建成授粉 受精及开花结实休眠等方面影响
    1.水分在种子萌发中的作用吸水是种子萌发的首要 条件如小麦要吸足它重量50%以上的水?#26893;?#21487;萌发 2.水分在植物生长及形态建成中的作用水分是植物 细胞扩张生长的动力充足的水分使细胞产生膨胀压 力如果水?#26893;?#36275;扩张生长受阻植物生长慢使 植株矮小如小麦在拔节和抽穗期间主要靠各节 间细胞的扩张生长来增加植株高度如果?#29616;?#32570;水 不仅植株生长矮小而且有可能抽不出穗子导致严 重减产

    3.水?#26893;?#19982;光合作用光合作用产物是建造细胞壁
    和原生质的材料缺水光合作用?#26723;停?#26377;机物趋向

    分解无效呼吸增加这些都不利于植物生长但
    若水分过多植物生长很快茎?#24230;?#23273;机械组织 不发达易倒伏抗逆性差小麦等禾谷类植物易 造成后期倒伏

    4.水分在授粉受精及开花结实中的作用水分对花 的形成过程是十分必要的雌雄蕊分化期和花粉母 细胞胚囊母细胞减数分裂期对水分特别敏?#23567;?如果水分缺乏或高温干旱易引起晒花?#20445;?#24188;穗 分化延迟易引起颖花退化如小麦引起花粉畸 形胚囊发育不完全而形成不?#34892;?#33457;空粒增加 而花期遇雨则会形成灌花雨水将雌蕊柱头上分 泌物柱头液冲掉花粉大?#35838;?#27700;破裂授粉不 能正常进行如果作物生长后期阴雨连绵气温低 光照差影响光合有机物形成少造成秕粒因 此只有充足而适当的水?#26893;?#33021;使植物正常生长和发 育达到高产稳产

    5.

    水分在植物休眠中的作用休眠是植物经过

    长期进化而获得的一种对环境条件及季节性变化的

    生物学适应性小麦成熟过程中含水量逐渐减少
    束缚水/自由水之比增加原生?#39318;?#24577;由溶胶变为 凝胶使种子处于强迫休眠之?#23567;?#22914;果小麦成熟期 间遇雨?#20013;?#26102;间稍长便会造成?#20843;?#21457;芽?#34180;?#22240; 而风干种子安全贮藏必须在安全水以下秋雨过多 时多年生树木不能及时停止生长和进入休眠影 响越冬性易受冻害和旱害

    四 矿质营养
    NP是IAACTK叶绿素和许多Vit的成分N肥 供应充足时植株高大叶片浓绿肥厚功能期延 长分枝多 Ca和Mg构成细胞壁中胶层的成分 Zn与生长素叶绿素的合成有关缺Zn时光合降 低生长受阻 FeCuMoK等分别是不同酶的成分或活化?#31890;?缺乏时植物体内物质代谢就会遭受破坏 五机械刺激主要是因为机械刺激影响了植株的激 素平衡通常是增加了乙烯的合成减少生长素的 含量

    六植物间的相互作用

    相生植株间相互促进相互利用
    相克?#32791;?#31181;植物排出的物质直接或间接地阻碍他种 植物的生长发育并使之从生活环境?#22411;?#31163;的现象
    研究植物相生相克生化他感及其在耕作制度中的应用

    调控作物栽培环境从而达?#25509;?#36136;高产的理论与技术

    六植物间的相互作用
    一种植物分泌出特殊物质可?#31181;?#25110;排斥另一种植物故可利 用这种相克 通过轮作的方法可?#34892;种?#26434;草 例如 向日葵能?#31181;?#39532;齿苋曼陀萝花等杂草 高粱能?#31181;?#22823;须芒草垂穗草等杂草生长 大葱可?#31181;?#22320;下竹节草等杂草生长

    植物相克谣 作物不能胡搭配?#19994;?#40499;鸯必吃亏 葡萄园边栽花椒葡萄麻辣吃不了 番茄苜蓿忌核桃两相枯亡长不好 土豆地边莫种瓜否则免疫作害它

    茴香和艾种一起茴香矮小难长起
    芝麻种在高?#22351;أ?#36831;迟不熟把人气 蓖麻种在芥菜前蓖麻叶子会枯干

    水仙铃兰相毗邻两败俱伤?#19978;?#20154;
    芥菜最怕卷心菜二者千万要分开 丁香厌恶?#19979;?#20848;隔离种植莫迟延 郁金香忌勿忘我二者不能一起过 作物相克学问多种植也要讲科学

    高山植物矮小高山矮态的原因

    空气稀薄光照强紫外光多破坏IAA?#31181;?植物细胞延伸生长使植株生长缓慢
    水少土壤瘠薄造成植物因缺少水肥而生 长不良 夜温过低代谢缓慢生长缓慢

    风力雨雪冰雹都较?#22303;b?#26426;械剌激多增 加了乙烯的含量减少了生长素的含量不利植 物生长发育

    干?#26723;?#21306;植物矮小的原因
    水少温度高湿度小常使植物失水超过 吸水植株水分亏细胞分裂尤其延伸生长受 阻细胞分化成熟提前过早停止延伸生长植 株小

    光照强破坏生长素影响细胞延伸生长加之 水?#26893;?#36275;干?#26723;?#21306;往往土壤肥力不足尤其N 素缺乏影响了生长

    4. 光的形态建成
    一概念
    1.依赖光控制细胞的分化结构和功能的改变

    最终汇集成组织和器官的建成称为光形态建成
    光的范型作用亦即光控制发育的过程相反 暗中生长的植物表现出各种黄化特征茎细长顶 呈钩状叶小而黄现象称为暗形态建成这时 的植物有全部的遗传信息但因缺乏光大部分基

    因不能表达

    光作用形式在光合作用中是将光能转化 为化学能而在photomorphogenesis中光 是一种信号激发受体推动细胞内一系列 反应最终表现为形态结构的变化一些光

    形态建成所需红光的能量和一般光合作用补
    偿点的能量相差10个数?#32771;丁?br />
    是弱光反应光是信号而不是能源

    二光受体
    1 Photoreceptors: 能感受光的信息如光强度 光质光照时间光照?#36739;?#31561;光信号的变化把这 些信号放大使植物能随外界光照因素的变化而做 出相应的反应进而影响植物的光形态建成的色素 2 隐花色素?#27827;殖?#20026;蓝光受体或蓝光/近紫外光 受体蓝紫光?#31181;?#29983;长促进分化?#31181;?#40644;化现象 的产生就是隐花色素所起的蓝光效应

    3

    UV-B受体吸收光谱在280nm~320nm

    4 光敏色素(phytochrome,PHY) 感受红光和远 红光

    三光敏素 1光敏色素的发现

    1938Hammer & Bonner发现弱光打断短?#29031;?#26893; 物暗期长度阻止短?#29031;?#26893;物开花
    1945Borthwick & Hendricks?#33539;?00~680nm 的红光可中断SDP暗期 1952Borthwick & Hendricks美国农业部马里 兰州贝尔茨维尔农业研究?#34892;ģ?#21457;现了红光和 远红光对植物种子萌的影响 1964从黄化燕麦幼苗中提取纯化出光敏色素

    2光敏色素的?#26893;?绿藻红藻苔藓地衣蕨类裸子植物和被 子植物?#34892;?#22810;生理现象都和光敏色素的调控有关 真菌没有光敏色素另有隐花色素吸收蓝光进行

    光形态建成在植物进化的历史长河中可能吸
    收蓝光近紫外光的隐花色素的作用逐渐减弱

    而吸收红光远红光的光敏色素作用在逐渐增强
    所以光敏色素在植物进化过程中的意义越来越大

    2光敏色素的?#26893;?光敏色素?#26893;?#22312;植物各个器官?#23567;?#40644;化幼苗 的光敏色素含量比绿色幼苗高20-100?#19969;?#31166;本科 植物的胚芽鞘尖端黄化豌豆幼苗的弯钩各种

    植物的分生组织和根尖等部分的光敏色素含量较
    多一般来说蛋白质丰富的分生组织中含有较 多的光敏色素在细胞中光敏色素?#26893;?#22312;膜系 ?#24120;?#32990;质溶胶和细胞核等?#35838;?br />
    四光敏色素的理化性质和光化学转换
    1光敏色素的理化性质

    光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白质相对 分子?#35838;?.5105它是由2个亚基组成的二聚体 每个亚基有两个组成部分生色团和脱辅基的蛋白质 两者结合为全蛋白质
    生色团是一长链姿状的4个?#37327;?#29615;与胆色素的 胆绿素结构相似相对分子量612具有独特的吸光 特性光敏色素有两种类型红光吸收型Pr吸收 峰在660nm 处呈蓝绿色远红光吸收型Pfr 吸 收峰在730nm 处?#26159;?#32511;色是生理激活型

    Pr比较稳定Pfr不稳定生理活性型在黑暗条 件下Pfr会逆转为Pr而使Pfr浓度?#26723;停?Pfr?#19981;??#22351;?#30333;酶降解Pfr的半衰期为20min~240min Pfr一旦形成即和某些物质X反应生成PfrX 复合物经过一系?#34892;?#21495;放大和转导过程产生可察 生理反应X的性质还不清楚

    五高等植物中光敏素控制的某些生理作用?
    种子萌发 小?#23545;?#21160; 光周期反应 叶脱落 弯钩张开 膜透性改变 花诱导 块茎形成 节间延长 向光敏感性 子叶张开 性别表现 根原基起始 花色素形成 肉质化 单子叶植物叶片展开 叶分化与扩大 质体形成 叶片偏上生长 节律现象 激素代谢 GA CTK含量 自由生长素含量 IAA的合成和运输 乙烯生物合成 ?

    六光敏素作用机理

    膜假说
    膜假说是建立在快反应之上快反应是指从吸收光量 子?#25509;?#23548;出形态变化的反应迅速以分秒计如含羞 草合欢叶片运动转板藻叶绿体运动棚田效应 tanada effect离体绿豆根尖在红光下诱导膜产 生少量正电荷反以能粘附在带?#26097;?#33655;的玻璃表面 而远红光则逆转这种效应等 该假?#31561;?#20026;光敏素可迅速改变膜的透性 转板藻叶绿体运动信号转导途径红光Pfr增多跨 膜Ca2+流动细胞质中Ca2+增加CaM激活肌球蛋白 轻链激酶活化肌球蛋白收缩叶绿体转动

    转板藻的叶绿体运动红光使叶绿体转为面对光 照的?#36739;?br />
    基因调节假说 基因调节假说是建立在慢反应之上以小时 或天计光信号经过传递放大激活转录 因子活化或?#31181;?#26576;些特定基因使转录单 股mRNA的速度改变翻译成特殊蛋白质表 现特定形态建成 光对转录的调节有时也很迅速

    5. 植物生长的相关性
    植物体各部分间相互作用相互影响的现象

    一地上和地下部生长的相关性根深叶茂本?#35752;?荣的生理基础
    相互促进?#26097;?#19978;通过光合为根系提供糖类维生素 IAA等供地下生长所需根吸收水肥合成氨基酸 CTK等供地上部分生长需要

    相互制约二者生长都需要消耗糖类氮素与其它营 养元素因此存在竞争制?#32908;?#36825;种相关性主要表现在 根/冠比地下部分与地上部分重量比干重或鲜重 变化上

    条件
    根冠比

    缺水
    增加

    水足
    ?#26723;?br />
    光照足
    增加

    光照弱
    ?#26723;?br />
    条件
    根冠比

    氮多
    ?#26723;?br />
    氮少
    增加

    增施磷钾
    增加

    缺FeB
    ?#26723;?br />
    条件
    根冠比

    地温高
    增加

    气温高
    ?#26723;?br />
    适当修剪
    ?#26723;?br />
    适当中耕
    增加

    *摘心打杈修剪等措施 减少养分无谓消耗改变有机物分配?#36739;}?改善通风透光条件促进光合增加物质 积累 调节根冠比加?#35838;?#25910;获?#37238;?#20859;分 调节营养与生殖的相关性

    二主茎与侧枝生长的相关性 表现为顶端优势主茎上顶芽对侧芽生长的?#31181;?#29616; 象原因 顶芽产生IAA极性向下运输对侧芽生长?#31181;ƣ?#36317;顶 芽越远IAA分解越多?#31181;?#36234;小 与侧芽比顶芽是一个强生长?#34892;ģ?#33719;得营养多 生长强

    在生产上常顶端优势的利用原理 控制植物的 生长 修剪整形以削弱顶端优势生长?#31181;?#21058;可加强 顶端优势 对用材林 加强顶端优势以利于主干通直 茶树桑树香椿等需要破坏顶端优势 以得到较 多枝叶而增加产量 在果树栽培中利用顶端优势原理 进行修剪 整形以形成合理的树体结构调整生长和结果
    在培育苗木时常采取断根和移栽的方法切 ?#29616;?#26681;促进侧根萌发提高苗木质量

    三营养器官与生殖器官生长的相关性

    相互依赖:
    营养器官生长为生殖器官生长 提供物质和能量

    健壮的营养生长为生殖生长(成花诱导花芽分
    化授粉受精及子实生长)奠定基础 生殖器官的存在形成了植株的众多代谢库促 进物质代谢和转运有利光合及营养生长根 枝叶

    相互制约 生殖器官和营养器官都需要有机营养和无机 营养当?#29615;?#29983;长过盛必然影响到另?#29615;?#29983;长

    如营养生长过旺枝叶徒长营养大量消耗必然
    影响生殖生长的各个环节最终影响产量生殖生 长过旺花果过多往往消耗大量营养,影响营养 生长尤其是根系生长

    果树的大小年现象是植物在长期的自然选择中形 成的保护性自我调整的特性

    赤霉素对果树花芽的分化具有?#31181;?#20316;用果实丰收
    的大年很多的养分为花果所消耗大量的正在发

    育的种籽产生的赤霉素?#31181;?#20102;花芽的分化
    翌年生殖生长肯定受?#36739;?#21046;形成了小年当年

    的营养生长却得到了恢复和促进正常而又健壮的
    营养生长为下一年的分化了许多花芽形成大年

    满树花半树果,半树花满树果

    5. 植物生长的周期性与运动
    一植物生长大周期
    植物生长过程中不论是细胞器

    官或整株的生长速率都表现出慢快慢
    的规律称生长大周期呈S型曲线

    原因开始生长细胞处于分裂期细胞数目增加但 体积变化不大慢伸长期体积迅速增加 快而进入分裂期细胞生长减缓慢器 官?#19978;?#32990;经组织组成所以生长表现为慢快慢

    而植株个体在生长初期光合面积小根不发达
    合成物质少所以生长慢以后随光合面积和根系 不断扩大物质合成增加生长加快至衰老光 合下降生长也下降直至停止群体由个体组成 所以个体群体生长也均表现出慢快慢

    二生长的昼夜周期性 植物生长速度在昼夜间发生规律性变化称为 daily periodicity 原因光温水等因素昼夜变化造成的白天 光强温度高RH小Tr快水分亏缺生长慢 晚上夜温低RH增加Tr弱体内水分增加 细胞分裂和伸长顺利进行此外无短波?#31181;ƣ?呼吸弱物质消耗少生长快

    三季节周期性
    植物生长随季节变化所表现出的周期性称为生 长的季节周期性

    四生物钟生理钟

    植物体内生的近似24小时昼夜节奏运动称生物钟
    特点

    节奏的启动需要一个信号节奏一旦开始在稳 定条件下将?#20013;?#26174;示 节奏是自由运转的
    如果内生节奏消失可被环境刺激重拔

    节奏周期长度对生理范围内的温度变化不敏?#23567;?br />
    树钟?#20445;?br />南非有一种大叶树它的叶子每隔2小?#26412;头?#21160;一次

    因此当地?#29992;?#21462;其名为活树钟?#34180;?#33457;钟?#20445;?br />南美洲的阿根廷有一种野花能报时每到初夏晚

    上8点左右便纷纷开放
    在?#22812;?#26032;疆的草原上生长着一些奇特有趣的花

    其中淡黄色的小圆花在早晨78 点钟开放橙红色
    的蝶形花则开放于?#24418;?2时而白色小花则到了晚 上78点?#24188;?#26102;开放 这些花开放的时间固定不变

    五植物的运动
    1生长运动

    1向性运动受单?#36739;?#22240;素刺激而发生的定向生
    长运动

    向地性大多数植物根有正向地性茎有?#21512;?#22320;
    性叶有横向地性

    根感重力的是根冠中的淀粉粒平衡石

    试管里的淀粉颗粒?#26263;?#31881;沉淀物被强磁场?#27688;ơ?到一个远离磁场的狭长地带 .

    细胞中的原生质将在人造磁场的影响下运动
    包括淀粉颗粒也将?#26696;?#35273;到这种磁力科学

    ?#21307;?#32461;说颗粒本身并没有磁性但它?#24378;?#20197;
    被磁化如果把磁铁靠近它们它们会产生一

    个微弱的磁场科学家可以籍此来移动淀粉颗


    指南树可能与淀粉颗粒 可?#26696;?#35273;?#36125;?力东南亚各国有一种常见的印度扁桃 树树的外形十分奇特它的树枝与树干 形成直角而且只向南北两个?#36739;?#29983;长 人们不难根据树枝的?#36739;?#26469;辨别东西南?#20445;?故有指南树之称在非洲东海岸马达 加斯加岛上也生长着一种指南树树高 达25英尺树干上长着一排排细小的针叶 不论这种树长在什么地段什么高度它 的细小针叶总是指向南极出没于森?#31181;?的大人小孩总是靠这种树来?#33539;较}?所以伐木者都不?#32538;?#20240;这种神奇的?#36136;?br />
    向光性植物随光的?#36739;?#24367;曲的能力存 在于质膜的核黄素是向光性的最初受体与 生长素?#26893;?#19981;均有关蓝光效应最强红光 次之黄光最弱

    向化性根部是向肥多的?#36739;?#29983;长花粉
    管生长具有向化性

    向水性根部是向湿润的?#36739;?#29983;长

    2感性运动受无?#36739;?#24615;因素刺激而发生的定向生 长运动 感夜性对光暗变化的反应植物器官上下表皮 有对称结构紫茉莉感夜性红叶酢浆草是一种 感应植物它的叶片对触动和光有感应在强光照 下会自动的上下运动 好象片片红叶都在跳舞 只要光比原放位置强的环境即可 ?#24418;?#24615;由温度变化引起的植物生长运动 这类植 物器官上下表皮也应有对称结构郁金香 2紧张运动 由于细胞紧张度变化而引起如含 羞草感震运动

    含羞草感震运动

    植物细胞的全能性细胞的分化脱分化再分化 植物的再生极性生长协调最适温度温周期现 象光形态建成光受体顶端优势根冠比 生长大周期生物钟及其特点

    细胞发育三个时期的生理特点
    种子萌发的条件及生理生化变化

    植物生长相关性
    影响植物生长的因素(尤其是光\水在植物生长发育中 的作用) 光敏色素及其生理功能 简单了解组织培养和应用


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