植物生長和發(fā)育

1、個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)植物生長和發(fā)育褚建君生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院一、植物體被子植物在營養(yǎng)生長時(shí)期，其植株可以區(qū)分為根、莖、葉等部分。這些部分共同擔(dān)負(fù)著植物體的營養(yǎng)生長活動(dòng)，是被子植物的營養(yǎng)器官(vegetativeorgan)。被子植物營養(yǎng)生長到了一定階段，便會進(jìn)入生殖生長，開花結(jié)果?；?、果實(shí)和種子就是植物的生殖器官(reproduction organ)。胚 embryo由受精卵(合子)發(fā)育而成的新一代植物體的雛型(即原始體)。是種子的最重要的組成部分。1、根根(root)是植物在長期適應(yīng)陸生生活過程中發(fā)展起來的器官，構(gòu)成植物體的 地下部分。根的主要功能是固定植株，并從土壤中吸收水分、礦質(zhì)營養(yǎng)和

2、氮素，供植物生 活所利用。根還具有生物合成的功能，至少有十余種氨基酸以及植物堿、有機(jī)氮等有機(jī)物 是在根內(nèi)合成的。此外，有些植物的根容易發(fā)生不定芽而萌發(fā)為新枝，因而具有營養(yǎng)繁殖的功能。定根與不定根定根normal root：發(fā)生于特定位置的主根與側(cè)根。胚根、主根(初生根 primary root);側(cè)根 lateral root(次生根 secondary root), 一級、 二級。不定根adventitious root。也可產(chǎn)生側(cè)根。1.1 根尖的形態(tài)與結(jié)構(gòu)根尖的形態(tài)結(jié)構(gòu)1.2 雙子葉植物根的初生結(jié)構(gòu)1.3 雙子葉植物根的次生生長大多數(shù)雙子葉植物的主根和較大的側(cè)根在完成了初生生長之后，由于

3、形成層的發(fā)生 活動(dòng)，不斷產(chǎn)生次生維管組織和周皮，使根的直徑增粗。這種生長過程稱為次生生長(secondary growth)。形成層有兩種， 即維管形成層 (vascular cambium)和木栓形成層 (phellogen或cork cambium)。雙子葉植物根的次生生長1.4 禾本科植物根的解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)禾本科植物屬于單子葉植物，其根的基本結(jié)構(gòu)與雙子葉植物類似，也可分為表皮、 皮層和中柱三個(gè)基本部分。但各部分的結(jié)構(gòu)卻有其特點(diǎn)，特別是沒有維管形成層和木栓形成層，不能進(jìn)行次生生長。水稻根的解剖結(jié)構(gòu)1.5 側(cè)根的發(fā)生2、莖 Stem上胚軸和胚芽向上發(fā)展為地上部分的莖和葉。個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)

4、習(xí)莖是植物體內(nèi)物質(zhì)輸導(dǎo)的主要通道。根部從土壤中吸收的水分、礦質(zhì)元素以及在根 中合成或儲藏的有機(jī)物， 要通過莖輸送到地上各部；葉進(jìn)行光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物，也要通過莖輸送到體內(nèi)各部分被利用或儲藏。莖也有儲藏和繁殖功能。此外，綠色 幼莖還能進(jìn)行光合作用。2.1 莖的基本形態(tài)大多數(shù)植物的莖是輻射對稱的圓柱體。這種形狀最適宜于擔(dān)負(fù)支持、輸導(dǎo)的功能。有的植物莖外形發(fā)生變化，如馬鈴薯和莎草科植物的莖為三棱、益母草、薄荷等唇形科植物的莖為四棱，芹菜的莖為多棱，這對加強(qiáng)支持作用有適應(yīng)意義。枝條：帶葉和芽的莖。2.2 芽芽（bud）：是未發(fā)育的枝或花和花序的原始體。定芽（頂芽、側(cè)芽）、不定芽；葉芽、花芽、混合芽；

5、裸芽、鱗芽；活動(dòng)芽、休眠芽。2.3 雙子葉植物莖的初生結(jié)構(gòu)2.4 雙子葉植物莖的次生結(jié)構(gòu)維管形成層的發(fā)生與活動(dòng)雙子葉植物莖的次生結(jié)構(gòu)木栓形成層的發(fā)生和活動(dòng)2.5 禾本科植物莖解剖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)禾本科植物的莖有明顯的節(jié)與節(jié)間的區(qū)分。大多數(shù)種類的節(jié)間其中央部分萎縮，形 成中空的稈，但也有實(shí)心的情況。它們共同的特點(diǎn)是維管束散生分布，沒有皮層和中柱的界限，只能劃分為表皮、基 本組織和維管束三個(gè)基本的組織系統(tǒng)。3、葉來源于胚芽的葉原基，充分發(fā)展了適應(yīng)光合作用、蒸騰作用的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。發(fā)育成熟的葉分為葉柄、葉片和托葉三部分。如桃、棉花的葉。三部分均具有的葉叫完全葉（ complete leaf）;缺少任何一部分

6、或兩部分的葉叫不完全葉（incomplete leaf）。3.1 葉的組成單子葉植物的葉葉柄葉柄連接葉片與莖，它的功能是支持葉片，并且是物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ?。葉柄的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)多呈兩側(cè)對稱狀，表皮位于最外層，表皮內(nèi)方常有厚角組織，薄壁組織含有少量 葉綠體，維管束1至多束，排列呈弧形，分布于薄壁組織中。3.2 雙子葉植物葉片的結(jié)構(gòu)雙子葉植物的葉片多具有腹面（近軸面）和背面（遠(yuǎn)軸面）之分，腹面直接接受陽光照射，背面背光，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相應(yīng)存在差異。 葉片的結(jié)構(gòu)分為表皮、 葉肉（mesophyll） 和葉脈（vein）三部分。表皮表皮細(xì)胞氣孔器：數(shù)目（下表皮 100-300/mm ）個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)排水器

7、：水孔+通水組織（連管胞分子），吐水附屬物：表皮毛、鱗片、腺體葉肉葉脈主脈和較大的側(cè)脈有一或幾個(gè)埋于基本組織中的維管束，木質(zhì)部位于近腹面，韌皮部位于近背面，中間有活動(dòng)極微弱的形成層。維管束的周圍具有含葉綠體少的薄壁 組織，上下表皮內(nèi)方還有厚角組織或厚壁組織起機(jī)械支持作用，機(jī)械組織在背面尤 為發(fā)達(dá)，故使主脈和較大側(cè)脈在遠(yuǎn)軸面向外隆起。葉脈愈分枝結(jié)構(gòu)愈簡單，形成層消失，機(jī)械組織漸少至消失，維管組織的形成分子種類和數(shù)量減少，維管束外圍形成一或幾層排列緊密的細(xì)胞，稱為維管束鞘4、營養(yǎng)器官的變態(tài)植物的變態(tài)metamorphosis:與常態(tài)”看起來不一樣的，但也適應(yīng)其相應(yīng)的功能。4.1根的變態(tài)：儲藏根 s

8、torage root肉質(zhì)直根主要由主根發(fā)育而成，一般同連接其上的肥大的下胚軸共同構(gòu)成一個(gè)肉質(zhì)結(jié)構(gòu)，其肉質(zhì)部分可以是韌皮部，也可以是木質(zhì)部，形成的形狀各異，如 旦苴、黨參的圓錐 根，1tl1、蟲£、丹參的圓柱根。根的變態(tài)：儲藏根 storage root塊根一般是由 側(cè)根或不定根發(fā)育而成,形狀往往不規(guī)則，多為紡錘形或塊狀。一個(gè)植株常可形成多個(gè)塊根，如 甘薯、何首烏、三七、天冬、麥冬等。4.1根的變態(tài)：氣生根暴露在地面，生長在空氣中。4.1根的變態(tài)：氣生根寄生根4.2莖的變態(tài)：根狀莖Rhizome地下，節(jié)上不定根。4.2莖的變態(tài)：塊莖Stem tuber：節(jié)間縮短、膨大。4.2莖的變態(tài)

9、：鱗莖Bulb:節(jié)間縮短，著生肉質(zhì)或膜質(zhì)變態(tài)葉。4.2莖的變態(tài)：球莖Corm：節(jié)間縮短，膨大成球形的莖。4.2莖的變態(tài)：匍匐莖Stolon：匍匐地面，節(jié)上生不定根（與平臥莖不同）。4.2莖的變態(tài)：肉質(zhì)莖Fleshy stem肥大多汁。4.2莖的變態(tài)：莖刺Stem thorn：由腋芽發(fā)育而來4.3葉的變態(tài)：鱗葉Scale leaf：鱗片狀或肉質(zhì)肥厚。包括鱗芽外的芽鱗片、球莖等變態(tài)器官上退化的鱗葉或鱗片、球莖等上面的肉質(zhì)鱗葉。4.3葉的變態(tài)：葉卷須、葉刺4.3葉的變態(tài)：捕蟲葉Leaf insectivorous apparatus二、植物生長的調(diào)控個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)植物生產(chǎn)挽救了無數(shù)的生命。

10、(二戰(zhàn)后，植物遺傳學(xué)家Norman Borlaug因?yàn)榕嘤龈弋a(chǎn)小麥品種，使許多人擺脫挨餓而獲諾貝爾和平獎(jiǎng))1、植物為何能夠生長？分生組織Meristems一直能夠形成新器官Post-embryonic organ formationDifferential growth更多的葉子和根系得到更多的資源Environmental cues 如日長感受器Rceptors 激素 Hormomnes 基因型Genomes2、從種子到幼苗種子的休眠dormancy:胚未發(fā)育完全、后熟作用、機(jī)械障礙等種子的萌發(fā) germineation：光、溫、水、氣、土種子萌發(fā)時(shí)的代謝狀況外界因素對植物生長的影響3、植

11、物生長激素Plant growth hormones植物體內(nèi)產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)，并由產(chǎn)生部位移動(dòng)到作用部位，在極低濃度下就有明顯生 理效應(yīng)的微量物質(zhì)。regulatory molecules that act at very low concentrains at site often distant from where they are produced.生長素 (Auxin)赤霉素(GA, Gibberellins)細(xì)胞分裂素 (CTK, Cytokinins脫落酸(ABA, abscisic acid 乙烯(ethyne, ETH)4、生長素1872年波蘭園藝學(xué)家謝連斯基對根尖控制根伸長區(qū)

12、生長作了研究； 后來達(dá)爾文父子對草的胚芽鞘向光性進(jìn)行了研究。1928年溫特證實(shí)了胚芽的尖端確實(shí)產(chǎn)生了某種物質(zhì)，能夠控制胚芽生長。1934年，凱格等人從一些植物中分離出了這種物質(zhì)并命名它為口引喋乙酸( IAA), 因而習(xí)慣上常把口引喋乙酸作為生長素的同義詞。生長素的生理作用去除頂端優(yōu)勢2,4-D 20世紀(jì)最重大的發(fā)現(xiàn)之一2,4-二氯苯氧乙酸：為激素類內(nèi)吸傳導(dǎo)型選擇性除草劑。較低濃度時(shí)，能夠促進(jìn)植物生長。在較高濃度時(shí)，能夠抑制雙子葉植物生長，甚 至殺死雙子葉植物。主要適用于小麥、大麥、青棵、玉米、高粱等禾本科作物田及禾本科牧草地，防 除播娘蒿、藜、蓼、離子草、繁縷、反枝覽、律草、問荊、苦莢菜、刺兒

13、菜、蒼耳、田旋 花、馬齒覽等闊葉雜草，對禾本科雜草無效。我國除草劑的使用情況5、光感受器 Photoreceptors光敏素 phototropins,藍(lán)光受體 Cryptochromes,玉米黃質(zhì) Zeaxanthin個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)光敏素，是植物體內(nèi)的一種蛋白色素。有鈍化型和活化型兩種形式，分別吸收紅光 和遠(yuǎn)紅光而相互轉(zhuǎn)化。植物主要通過這種色素接收外界的光信號來調(diào)節(jié)本身生長和 發(fā)育的多個(gè)方面。光敏素的作用機(jī)理6、植物體內(nèi)的信號傳導(dǎo)signal transduction植物在整個(gè)生長過程中，受到各種內(nèi)外因素的影響，這就需要植物體正確地辨別各 種信息并作出相應(yīng)的反應(yīng)，以確保正常的生長和發(fā)育。在植物細(xì)胞的信號反應(yīng)中，已發(fā)現(xiàn)有幾十種信號