植物的生長生理

植物的生長生理第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)

種子的萌發(fā)

影響種子萌發(fā)的外界條件足夠的水、充足的氧和適宜的溫度。三者同等重要，缺一不可。此外，有些種子還受到光的影響。第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五水分無水脫脂棉上綠豆的萌發(fā)含水脫脂棉上綠豆的萌發(fā)第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五氧氣一般需要氧氣濃度在10％以上才能萌發(fā)。旺盛的物質(zhì)代謝和活躍的物質(zhì)運輸?shù)刃枰醒鹾粑饔脕肀ＷC。故農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，春播前要深耕松土，使土壤的透氣性增加，以利于種子的萌發(fā)。

第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五溫度種子萌發(fā)需要的溫度范圍與它們的原產(chǎn)地有密切關(guān)系，原產(chǎn)北方（如小麥）的需要溫度較低，而原產(chǎn)南方（如水稻、玉米）的則要求較高。幾種植物種子萌發(fā)的溫度范圍種類最低溫度最適溫度最高溫度小麥3～520~2830~40水稻10～1230~3740~42玉米8～1032~3540~45花生12~1525~3741~46大豆6~825~3039~40第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五根據(jù)種子萌發(fā)對光的要求，可將種子分為以下三類需光種子：在有光條件下良好萌（如萵苣、煙草、擬南芥等）發(fā)，在黑暗中則不能萌發(fā)或發(fā)芽不好。需暗種子：在光下萌發(fā)不好，在（如蔥、韭菜、莧菜、番茄等）黑暗中萌發(fā)良好。中光種子：萌發(fā)不受光照影響。（如水稻、小麥、大豆、棉花等）

光第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五一、種子萌發(fā)的生理、生化變化（一）種子的吸水可分為三個階段：急劇吸水、吸水停止、重新迅速吸水，表現(xiàn)出快慢快的特點。第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）呼吸作用的變化

在胚根突出種皮之前，種子的呼吸主要是無氧呼吸，在胚根長出之后，便以有氧呼吸為主了。第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）酶系統(tǒng)的形成：萌發(fā)種子中酶的來源有兩種：A.從已經(jīng)存在的束縛態(tài)的酶釋放或活化而來，如支鏈淀粉葡萄糖苷酶。B.通過蛋白質(zhì)合成而形成的新酶。如a-淀粉酶。第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（四）有機物的轉(zhuǎn)變種子中貯存著大量的有機物，主要有淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)。不同的植物種子中，三種物質(zhì)的含量差異很大，通常以含量多的物質(zhì)為依據(jù)，將種子區(qū)分為：淀粉種子，如小麥、玉米；油料種子，如蓖麻、芝麻；豆類種子(蛋白質(zhì)種子)，如大豆、綠豆。第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五萌發(fā)種子中有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)化第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五二、種子的壽命種子壽命（seedlongevity）：是指種子從采收到失去發(fā)芽力的時間。右圖:黃矢車菊隨著貯藏年限的增加，發(fā)芽能力降低，到第十年就失去了發(fā)芽的能力。第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五不同植物的種子壽命有著極大的差異：柳樹：12h水稻、小麥：1～3a蠶豆、綠豆：6～11a稗草：13～18a蓮子：100～400a（最長壽的種子）第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五貯藏條件影響種子壽命干燥：壽命長；濕潤：壽命短低溫：壽命長；高溫：壽命短第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五頑拗性種子：壽命只有幾天一些熱帶水果的種子不耐脫水干燥，也不耐零上低溫貯藏，這類種子稱為頑拗性種子。如：荔枝、龍眼、芒果的種子龍眼芒果第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)

細胞生長的生理

植物的生長是以細胞的生長為基礎(chǔ)的，通過細胞分裂增加細胞數(shù)量，使植物增加重量；通過細胞伸長增加植物體的體積。種子萌發(fā)時細胞分裂和新細胞體積增加，幼苗迅速長大；由于細胞的分化，形成各種組織和器官，長成完整的植物體。第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五一、細胞分裂的生理（一）細胞周期（cellcycle）:細胞分裂成兩個新細胞所需的時間。（從上一個細胞分裂結(jié)束到下一次細胞分裂結(jié)束）包括：分裂期（M）：前、中、后、末分裂間期：G1、S、G2第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五植物細胞的有絲分裂

第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）細胞分裂的生化變化

DNA含量的變化呼吸速率的變化分裂期對氧的需求很低，而G1期和G2期后期氧吸收量都很高。第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）細胞分裂與植物激素

IAA:影響細胞間期的DNA合成；

CTK：誘導特殊蛋白質(zhì)合成，是細胞分裂必須的；

GA：促進G1期DNA合成，因此縮短

G1期和S期所需的時間；第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五二、細胞伸長的生理

（一）細胞伸長伸長區(qū)細胞體積迅速增加，其代謝特點為：

1、呼吸速率增高2～6倍，細胞生長需要的能量得到保證；

2、蛋白質(zhì)量增加約6倍，以填充細胞內(nèi)的內(nèi)含物；

第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）細胞壁

1）細胞壁的結(jié)構(gòu)構(gòu)成細胞壁的成分中，90%左右是多糖，10%左右是蛋白質(zhì)、酶類以及脂肪酸等。多糖包括：纖維素、半纖維素、果膠。第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

植物細胞壁的基本結(jié)構(gòu)物質(zhì)是纖維素，許多纖維素分子構(gòu)成微纖絲，細胞壁就是以微纖絲為基本框架構(gòu)成的。微纖絲是在電子顯微鏡下能看到的微細結(jié)構(gòu)。電鏡下的微纖絲第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五細胞壁微纖絲微團纖維素分子D-葡萄糖植物細胞壁中微纖絲的形成：A.1400～10000個D-葡萄糖通過-1，4糖苷鍵結(jié)成長鏈，成為纖維素分子；B.2000個纖維素分子平行排列聚合成束，稱為微團；C.每20個微團的長軸平行排列，聚合成束，構(gòu)成微纖絲；第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

存在于細胞壁中的纖維素是自然界中最豐富的多糖。據(jù)推算，每年地球上由綠色植物光合作用生產(chǎn)的纖維素可達1011t之多，而1990年全球糧食產(chǎn)量只有2.2×109t。如何把纖維素轉(zhuǎn)化成為人類可利用的食物或者有效能源，是人們長期渴望解決的重大課題。第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

（三）激素與細胞伸長的關(guān)系GA、IAA能誘發(fā)細胞伸長。生產(chǎn)上，噴施GA使莖伸長，如：以切花為生產(chǎn)目的的花卉（菊花、月季等）時，如莖（花軸）過短，可噴施赤霉素，以達到規(guī)格要求的長度。非州菊玫瑰第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五三、細胞分化的生理細胞分化（celldifferentiation）是指由分生組織細胞轉(zhuǎn)變?yōu)樾螒B(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能不同的細胞群的過程。高等植物大都是從受精卵開始，不斷分化形成各種細胞、組織、器官，最后形成完整的植物體。也稱為細胞的形態(tài)建成。第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五1、轉(zhuǎn)錄因子基因控制發(fā)育細胞分化的4個過程：①誘導信號的產(chǎn)生和細胞感受信號；②特殊細胞基因的表達；③分化細胞特殊活性或結(jié)構(gòu)所需要的基因的表達；④細胞分化功能需要的基因產(chǎn)物活性的加強和細胞結(jié)構(gòu)的改變第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五2、細胞全能性細胞全能性（totipotency）指植物體的每個細胞都攜帶著一套完整的基因組，并具有發(fā)育成完整植株的潛在能力。第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五組織培養(yǎng)

1、概念：

Tissueculture：在無菌條件下，把離體的植物器官、組織、細胞或原生質(zhì)體等，在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)，使其生長、分化，形成完整植株的技術(shù)。

2、理論基礎(chǔ)：細胞全能性

3、外植體（explant）：從植物體上分離下來被培養(yǎng)的部分（組織、器官或細胞）。

4、培養(yǎng)形式：胚胎培養(yǎng)、器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)。懸浮培養(yǎng)、平板培養(yǎng)等。

5、脫分化與再分化胚狀體植物體外植體愈傷組織根、莖、葉分離脫分化再分化第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

脫分化(dedifferentiation)：是指已經(jīng)分化的植物器官、組織或細胞在離體培養(yǎng)時，又恢復(fù)細胞分裂的能力并形成與原有狀態(tài)不同細胞的過程。

再分化(redifferentiation)：是指脫分化形成的愈傷組織細胞在適宜的培養(yǎng)條件下又分化為胚狀體(embryoid)，或直接分化出根和芽等器官，從而形成完整植株的過程。第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五3、極性（polarity）

指在器官、組織甚至細胞中在不同的軸向上存在某種形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化上的梯度差異。極性一旦建立，即難于逆轉(zhuǎn)。第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五4、影響細胞分化的條件1、糖濃度對分化的影響木質(zhì)部和韌皮部的分化與糖濃度有關(guān)：低糖濃度：形成木質(zhì)部高糖濃度：形成韌皮部中等水平：木質(zhì)部和韌皮部都形成，且中間有形成層。第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

2）光對植物組織的分化有影響黃化幼苗分化程度很低。

3）植物激素

CTK/IAA——調(diào)控根芽分化

1957年斯庫格和米勒在進行煙草的組織培養(yǎng)時發(fā)現(xiàn)：第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五［KT］/［IAA］比值高，愈傷組織形成芽；［KT］/［IAA］比值低，愈傷組織形成根；濃度相等，則愈傷組織保持生長而不分化；所以，通過調(diào)整二者的比值，可誘導愈傷組織形成完整的植株。第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五左圖：煙草在不同濃度生長素與激動素的培養(yǎng)下器官形成的調(diào)整與生長左圖：組織培養(yǎng)的植物第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)

植物營養(yǎng)器官生長一、營養(yǎng)器官的生長特性（一）莖生長特性

1、莖的生長主要由頂端分生組織和近頂端分生組織控制。頂端分生組織控制近頂端分生組織的活性，近頂端分生組織的細胞分裂和伸長決定莖的生長速率。第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

2、節(jié)通常不伸長，節(jié)間伸長。

3、生長大周期（grandperiodofgrowth）：莖、根、葉、種子和果實等器官以及一年生植物的整株植物，在生長過程中，其生長速率都表現(xiàn)出“慢一快一慢”的特點，即開始時生長緩慢，以后逐漸加快，達到最高速度后又減慢以至最后停止。植物體或器官所經(jīng)歷的“慢一快一慢”的整個生長過程，被稱為生長大周期(grandperiodofgrowth)。第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五玉米的生長曲線第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五玉米的生長曲線第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五生長大周期可以分為4個時期：（1）停滯期（lagphase）（0—18d)：細胞分裂和原生質(zhì)積累時期，生長緩慢。（2）對數(shù)生長期（logarithmicgrowthphase）(18—45d）已經(jīng)具有一定的積累，快速生長時期。第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（3）直線生長期（lineargrowthphase）（45—55d）生長速率維持恒定速率（常為最高速率）快速生長。（4）衰老期（senescencephase）（55——90d)

生長速率開始下降，細胞開始成熟并走向衰老。第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

4、莖的生長有頂端優(yōu)勢二、根生長特性根的生長部位也有頂端分生組織，根的生長也具生長大周期。根與莖一樣也有頂端優(yōu)勢，主根控制側(cè)根的生長，蔬菜育苗移栽時切除主根，可促進側(cè)根生長，提高成活率。第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）葉生長特性大豆玉米雙子葉：全葉均勻生長單子葉：基部保持生長能力第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五二、影響營養(yǎng)器官生長的條件（一）溫度

1、溫度三基點：

2、協(xié)調(diào)最適溫度：能使植株生長最健壯的溫度。協(xié)調(diào)最適溫度通常要比生長最適溫度低。

3、溫周期現(xiàn)象：植物對晝夜溫度周期性變化的反應(yīng)。

4、根生長的最適溫度20~30℃。第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）光

1、幼苗的發(fā)育是受光控制的

2、光對莖的伸長有抑制作用藍紫光有抑制生長的作用，而紫外光的抑制作用更明顯。

3、光抑制多種植物根的生長。

4、光照強度對植物葉片面積的影響。第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五光對馬鈴薯幼苗生長的影響第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）水分細胞分裂和伸長必須要有充足的水分。但水分過多也對植物生長不利。在控制小麥、水稻莖部過度伸長的根本措施就是控制第二、三節(jié)間伸長期間的水分供應(yīng)。土壤水分過少時，根生長慢，同時使根木質(zhì)化，降低吸水能力。土壤水分過多時，通氣不良，根短且側(cè)根數(shù)增多。第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（四）礦質(zhì)營養(yǎng)

氮肥能使出葉期提早、葉片增大和葉片壽命相對延長，所以氮肥亦稱為葉肥。但氮肥施用過量，葉大而薄，容易干枯，壽命反而縮短。氮肥同樣顯著促進莖的生長，氮肥過多，會引起徒長倒伏，抗性差，推遲成熟。

黃瓜徒長株第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（五）植物激素

GA顯著促進莖的生長。生長延緩劑CCC等抑制菊花近頂端分生組織的細胞分裂和莖的生長，外施GA，可抵消它們的抑制效果。第52頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第53頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第四節(jié)植物生長的相關(guān)性

相關(guān)性：植物各部分之間的相互