植物的生長生理優(yōu)秀概述課件

植物(zhíwù)的生長生理growthphysiology

第八章第一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述第八章植物(zhíwù)的生長生理第一節(jié)生長，分化和發(fā)育的概念第二節(jié)種子的萌發(fā)※第三節(jié)細胞(xìbāo)的生長和分化第四節(jié)植物的生長分析※第五節(jié)光形態(tài)建成與光受體※第六節(jié)植物的運動第二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述重點(zhòngdiǎn)1.概念:生長，分化，極性，組織培養(yǎng)，外植體，脫分化，在分化，生長大周期，生物鐘，根冠(ɡēnɡuàn)比，頂端優(yōu)勢，光形態(tài)建成，光敏色素，向性運動，感性運動等2.組培基本(jīběn)原理和基本(jīběn)過程3.種子萌發(fā)基本特點和影響其萌發(fā)的外界條件4.影響根冠比的因素5.頂端優(yōu)勢在農業(yè)生產中的應用6.影響植物生長的環(huán)境因素，尤其是光照7.光敏色素的性質和其在光形態(tài)建成中的作用8.植物向性運動和感性運動的事例第三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述營養(yǎng)器官生長(時間較長)------生殖器官形成和發(fā)育(fāyù)----影響產量(收獲物)1.植物生長（plantgrowth）:植物在體積和重量上的不可逆增加過程。是由細胞分裂、細胞伸長以及(yǐjí)原生質體、細胞壁的增長引起的。第一節(jié)生長，分化和發(fā)育(fāyù)的概念營養(yǎng)生長（vegetativegrowth）生殖生長（reproductivegrowth）第四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述2.植物(zhíwù)分化（differentation）:分生組織細胞在分裂中，不僅有量變，而且產生(chǎnshēng)質變，共同來源于一個分子或單個細胞的那些（在外表上）遺傳特性相同的細胞在形態(tài)上，生理生化上機能上異質性的表現(xiàn)細胞分化---指形成不同形態(tài)和不同功能(gōngnéng)細胞的過程。分生細胞可分化成薄壁組織、輸導組織、機械組織、保護組織和分泌組織，進而形成營養(yǎng)器官和生殖器官。第五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述3.發(fā)育(fāyù)（development）:

生物組織、器官或整體形態(tài)(xíngtài)結構和功能上的有序變化過程--在形態(tài)學上常叫形態(tài)發(fā)生Morphogenesis。包括胚胎建成、營養(yǎng)體建成，生殖體建成三個階段。

特點

①時間上的嚴格順序

②空間上的協(xié)調葉片(yèpiàn)的發(fā)育花的發(fā)育根的發(fā)育果實的發(fā)育營養(yǎng)生長生殖生長狹義發(fā)育第六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述4.生長、分化(fēnhuà)和發(fā)育的關系三者關系密切，有時交叉或重疊(chóngdié)。生長---量變，基礎；分化---質變；發(fā)育---器官或整體有序的量變和質變發(fā)育在生長，分化基礎上進行；同時(tóngshí)生長和分化受發(fā)育的制約。第七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述第二節(jié)種子(zhǒngzi)的萌發(fā)※種子萌發(fā)：種子吸水到胚根突破種皮（或播種(bōzhǒng)到幼苗出土）之間所發(fā)生的一系列生理生化變化過程。一、概念(gàiniàn)1、種子萌發(fā)（seedgermination）：第八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述常用標準條件下測得的發(fā)芽(fāyá)力表示。但測定較慢。常用(chánɡyònɡ)快速檢測方法組織(zǔzhī)還原法：活種子有呼吸作用，呼吸作用產生還原力，后者可使氯化三苯基四唑（簡稱TTC，無色）還原成三苯甲簪（TTF或TPF，紅色）。染色法：活種子細胞膜不能透過紅墨水，胚不染色；螢光法：活種子產生的蛋白質、核酸發(fā)出熒光。2、種子生活力（seedviability）指種子能夠萌發(fā)的潛在能力或種胚具有的生命力。第九頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述3、種子活力（seedvigor）

種子在田間(tiánjiān)狀態(tài)下迅速而整齊地萌發(fā)并形成健壯幼苗的能力。

種子(zhǒngzi)萌發(fā)成苗的能力對不良環(huán)境的忍受力種子活力與種子的大小、成熟度和貯藏條件有關。第十頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述4、種子(zhǒngzi)壽命（seedlongevity）從種子成熟到失去(shīqù)發(fā)芽力的時間。頑拗性種子(zhǒngzi)（recalcitrantseeds）：不耐脫水和低溫，壽命很短，如：熱帶的可可、芒果種子正常性種子(orthodoxseeds)：耐脫水和低溫，壽命較長，如：水稻、花生第十一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述含水量（%）溫度(wēndù)（℃）發(fā)芽率（%）70.685以上721.1707021.10貯藏條件(tiáojiàn)對棉籽壽命的影響(15年)種子壽命與種子含水量和貯藏溫度(wēndù)有關。種子的老化----或稱種子劣變種子成熟后在貯藏過程中，活力逐漸降低。第十二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述二、影響(yǐngxiǎng)種子萌發(fā)的外界條件水分(shuǐfèn)溫度(wēndù)光1.種皮軟化：氧，，胚易于突破種皮；2.凝膠溶膠狀態(tài)：代謝，酶活性，可溶性物質3.促進可溶性物質運輸?shù)接籽?、幼根，供呼吸需要或形成新細胞結構有機物；4.促使束縛態(tài)植物激素轉化為自由態(tài)，調節(jié)胚的生長；5.胚細胞的分裂與伸長離不開水。不同作物種子吸水量不同蛋白質種子>淀粉種子氧氣第十三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述二、影響種子萌發(fā)(méngfā)的外界條件水分(shuǐfèn)氧氣(yǎngqì)溫度光要求氧量：脂肪較多種子>淀粉種子。水稻種子對缺氧有特殊的適應本領。保證旺盛呼吸，為種子萌發(fā)提供能量。萌發(fā)溫度，與作物種子原產地有關。變溫條件更有利于種子萌發(fā)。第十四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述二、影響種子萌發(fā)的外界(wàijiè)條件水分(shuǐfèn)氧氣(yǎngqì)溫度光中光種子：小麥，大豆，棉花等需暗種子（darkseed）；嫌光種子：西瓜、甜瓜、番茄、洋蔥、茄子、莧菜等。需光種子（lightseed）；喜光種子：煙草、萵苣、胡蘿卜、桑和擬南芥的種子。第十五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述需光種子萌發(fā)受紅光（660nm）促進，被遠紅光（730nm）抑制，在紅光下促進萌發(fā)的效果可被緊接著的遠紅光照射所抵消(dǐxiāo)（或逆轉）。光敏素參與(cānyù)種子萌發(fā)的結果。交替(jiāotì)地暴露在紅光（R）和遠紅光（FR）下萵苣種子萌發(fā)百分率光處理萌發(fā)％R70R-FR6R-FR-R74 R-FR-R-FR6R-FR-R-FR-R76R-FR-R-FR-R-FR7第十六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述三、種子萌發(fā)(méngfā)的生理生化變化（一）種子(zhǒngzi)的吸水三個階段(jiēduàn)急劇的吸水（快）滯緩吸水（慢）重新迅速吸水（快）溫度系數(shù)（Q10）相當?shù)停?.5～1.8），這說明是物理而不是代謝過程，即以吸脹作用為主；重新大量吸水，是與代謝作用緊密相關的滲透性吸水，溫度系數(shù)高。死種子與休眠種子的吸水只有前二個階段，無第三個階段。第十七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（二）呼吸作用的變化(biànhuà)和酶的形成初期呼吸主要(zhǔyào)是無氧呼吸，而隨后是有氧呼吸（大量產生ATP，如小麥吸水30分鐘，ATP增加5倍）吸水CO2O2第十八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述萌發(fā)種子(zhǒngzi)酶的來源有兩種：（1）束縛態(tài)酶釋放或活化；如支鏈淀粉葡萄(pútáo)糖苷酶，出現(xiàn)早。（2）誘導合成的蛋白質形成(xíngchéng)新的酶。如α－淀粉酶，出現(xiàn)晚。第十九頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述新的器官(qìguān)新的氨基酸NH3酰胺等CO2有機酸糖細胞壁組成(zǔchénɡ)膜脂肪(zhīfáng)種子貯藏脂肪乙醛酸循環(huán)淀粉糖蔗糖有機酸CO2酰胺、其它含N化合物NH3氨基酸蛋白質運輸?shù)鞍踪|（三）有機物的轉變淀粉種子油料種子豆類種子第二十頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（四）植物(zhíwù)激素的變化ABA等抑制劑下降(xiàjiàng)，IAA、GA、CTK含量上升。第二十一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述第三節(jié)細胞的生長(shēngzhǎng)和分化細胞分裂使細胞數(shù)目(shùmù)增多；生長使體積擴大。一、細胞(xìbāo)伸長的生理植物細胞的生長：分裂期（慢）伸長期（快）分化期（慢）細胞壁的可塑性增加；增加細胞壁及原生質的物質成分；吸水。赤霉素和生長素促進細胞伸長。第二十二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述二、細胞分化(fēnhuà)的生理分化機制不十分清楚，但與植物激素(jīsù)和營養(yǎng)成分有關。CTK/IAA比值高，促進芽的分化(fēnhuà)；CTK/IAA比值低，促進根的分化(fēnhuà)；CTK/IAA中等，只生長不分化(fēnhuà)。IAA/GA比值高，分化木質部；IAA/GA比值低，分化韌皮部；IAA/GA比值中等，既有木質部又有韌皮部。蔗糖濃度高，分化韌皮部；蔗糖濃度低，分化木質部；蔗糖濃度中等，既有韌皮部，又有木質部，中間有形成層。第二十三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述極性與再生(zàishēng)作用植物(zhíwù)細胞分化具一定獨立性，主要表現(xiàn)為極性與再生作用。極性（polarity）：表現(xiàn)在植物的器官、組織(zǔzhī)或細胞的形態(tài)學兩端在生理上的差異性（異質性）。例如植物的形態(tài)學上端總是長芽，下端總是長根。再生作用（regeneration）：指與植物體分離了的部分具有恢復其余部分的能力。第二十四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述三、組織培養(yǎng)（一）組織培養(yǎng)的（tissueculture）概念(gàiniàn)及理論基礎

指在無菌條件下，將離體的植物器官、組織、細胞以及(yǐjí)原生質體和花藥等，在人工控制的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，使其生長、分化以及(yǐjí)形成完整植株的技術。理論基礎：細胞的全能性；植物(zhíwù)激素所謂細胞全能性（totipotency）是指植物體的每個細胞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。萱草第二十五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（二）外植體的選擇(xuǎnzé)及培養(yǎng)程序外值體（explant）：從植物體上分離下來(xiàlái)的被培養(yǎng)的植物器官、組織、細胞團等。

不同外植體要求培養(yǎng)(péiyǎng)條件有差異，生長與分化表現(xiàn)也不同，如上端取下的外植體容易分化出花芽。組織培養(yǎng)程序：選取外植體（消毒）配培養(yǎng)基（滅菌）接種（無菌操作）在控制光、溫、濕的條件下培養(yǎng)。第二十六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（三）組織培養(yǎng)(péiyǎng)的形式和培養(yǎng)(péiyǎng)條件1.胚胎(pēitāi)培養(yǎng)（胚乳，胚珠，子房）2.器官培養(yǎng)（根，莖，葉）3.組織培養(yǎng)（分生，愈傷，形成層）4.細胞培養(yǎng)（單，多）5.花藥培養(yǎng)6.原生質體培養(yǎng)等根據(jù)(gēnjù)培養(yǎng)過程:初代培養(yǎng)、繼代培養(yǎng)；培養(yǎng)基物理狀態(tài)：固體培養(yǎng)、液體培養(yǎng)；組織培養(yǎng)條件因外植體與培養(yǎng)條件而異。控制光、溫、濕度。外植體不同第二十七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述意義：1.可以研究外植體在不受其它部分干擾的情況下的生長和分化(fēnhuà)規(guī)律；2.可用各種培養(yǎng)條件影響外植體的生長和分化，以解決理論上和生產上的問題。優(yōu)點：1、取材少2、人為控制條件3、周期短4、管理方便，利于自動化。組培意義(yìyì)與優(yōu)點第二十八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（四）脫分化(fēnhuà)（dedifferentiation）與再分化脫分化--已分化細胞失去原有的形態(tài)和機能，形成(xíngchéng)沒有分化的無組織的細胞團或愈傷組織的過程。再分化：脫分化狀態(tài)(zhuàngtài)的細胞再度分化形成另一種或幾種類型有組織結構的細胞的過程。植物體外植體愈傷組織組織、器官、植株分離脫分化再分化誘導愈傷組織時加入2,4-D，誘導分化時加入IAA和激動素第二十九頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（五）培養(yǎng)基基本(jīběn)成分無機營養(yǎng)物：包括大量(dàliàng)元素與微量元素等。碳源：蔗糖(zhètáng)，還可以維持滲透勢的作用。維生素：硫胺素，煙酸、維生素B6、和肌醇。生長調節(jié)物質：2,4－D、NAA、激動素等。有機附加物：氨基酸、水解蛋白、酵母汁、椰子乳等。比較普遍使用的MS（Murashige-Skoog）培養(yǎng)基。第三十頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述凝固劑：瓊脂0.6-1.0%；pH5-6;

滅菌:壓力—0.8-0.9Kg.cm-2,15-20分鐘培養(yǎng)(péiyǎng)溫度：24-28℃；有的要求晝夜溫差，如花、果實，晝溫23-25℃，夜溫15-17℃光照：1000-3000Lx注意通氣其它(qítā)條件：

第三十一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述脫分化(fēnhuà)再分化(fēnhuà)第三十二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述

（六）組織培養(yǎng)的應用(yìngyòng)1、植物體的無性快速繁殖及脫毒2、花粉培養(yǎng)和單倍體育種3、人工種子(zhǒngzi)4、藥用植物的工廠化生產5、原生質體培養(yǎng)和體細胞雜交

第三十三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述第四節(jié)植物的生長(shēngzhǎng)分析一、生長(shēngzhǎng)速率表示(biǎoshì)方法絕對生長速率相對生長速率1.絕對生長速率（absolutegrowthrate，AGR）指單位時間內植物的絕對生長量。或者式中：Q——數(shù)量，可用重量、體積、面積、長度、直徑或葉片數(shù)目來表示；t——時間，可用s、min、h、d等表示。第三十四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述2.相對生長(shēngzhǎng)速率（relativegrowthrate，RGR）：指單位時間(shíjiān)內的增加量占原有數(shù)量的比值，或者說原有物質在某一時間內的增加量?；蛘?huòzhě)式中：Q——原有物質的數(shù)量；dQ/dt——瞬間增量。3.凈同化率（netassimilationrate，NAR）式中：L——葉面積；dW/dt——干物質增量。NAR的單位為：G=g.m-2.d-1。第三十五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述式中：L/W就是(jiùshì)葉面積比，即LAR=L/W。RGR相對生長速率=LAR（葉面積比）×NAR（凈同化(tónghuà)率）

RGA---植株生長能力的指標LAR---實質代表光合組織與呼吸組織之比（早期大，隨年齡而下降）NAR—主要因素3.生長(shēngzhǎng)分析相對生長速率、凈同化率（netassimilationrate，NAR）與葉面積比（leafarearatio，LAR）常用作植物生長分析的參數(shù)。第三十六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述二、植物(zhíwù)生長的周期性(growthperiodicity）。（一）植物生長大周期(zhōuqī)（grandperiodofgrowth

生長曲線（growthcurve）無論是細胞、組織、器官，還是個體乃至群體，在其整個生長進程中，生長速率均表現(xiàn)出“慢－快－慢”的節(jié)奏性變化。通常(tōngcháng)，把生長的這三個階段總和起來，叫做生長大周期假若以時間為橫座標，以生長量為縱座標，就可以給出一條曲線，叫生長曲線.生長大周期的曲線則為S形曲線；第三十七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述生長(shēngzhǎng)大周期產生原因：對于某一器官或組織來說，生長大周期與細胞(xìbāo)生長的三個階段有關（分裂期、伸長期、分化期）。對個體與群體(qúntǐ)來說，生長大周期的出現(xiàn)與光合面積有關.第三十八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（二）植物生長(shēngzhǎng)的晝夜周期性（dailyperiodicity）。植物生長隨著晝夜交替(jiāotì)變化而呈現(xiàn)有規(guī)律周期性變化相現(xiàn)象（三）植物生長(shēngzhǎng)的季節(jié)周期性（seasonalperiodicitygrowth）植物一年中生長隨季節(jié)變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性植物對環(huán)境周期性變化的適應。第三十九頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述三、植物(zhíwù)生長的相關性（correlation）植物各部分之間相互聯(lián)系、相互制約、協(xié)調發(fā)展的現(xiàn)象，叫做(jiàozuò)生長的相關性由于兩者在營養(yǎng)(yíngyǎng)上的相互依賴與供求矛盾造成的。（一）地上部分與地下部分的相關1.相互協(xié)調原因2.相互制約物質競爭物質供應信息傳遞第四十頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述指植物地下部與地上(dìshànɡ)部的重量比。凡是影響地上部與地下部生長的因素(yīnsù)都會影響根冠比。（1）土壤水分狀況(zhuàngkuàng)（2）土壤通氣狀況---良好透氣，增加R/T3.根冠比（R/T）P，K多P，K少R/T（3）土壤營養(yǎng)狀況N多，R/TN少，R/T降低時,會增加根相對重量,而減少地上部分相對重量,根冠比值增高;稍多,減少土壤通氣而限制根系活動,而地上部得到良好水分供應,生長過旺,根冠比值降低。第四十一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（4）光照

強，加速(jiāsù)蒸騰，地上部生長受抑制，R/T加大

弱，向下運輸光合產物減少，影響根系生長，R/T變?。?）溫度(wēndù)（6）修剪(xiūjiǎn)整枝（7）小麥深耘斷根氣溫稍高有利于地上部生長—R/T減小。果樹修剪和棉花整枝有延緩根系生長而促進莖枝生長的作用。促進新根的產生，促進地上部生長。在農業(yè)生產上，可用水肥措施、修剪、生長調節(jié)劑等來調控作物的根冠比，促進收獲器官的生長氣溫低，地下部還可以生長---R/T加大第四十二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（二）主莖與側枝生長(shēngzhǎng)的相關1.頂端優(yōu)勢（apicaldominance）植物主莖的頂芽抑制(yìzhì)側芽或側枝生長的現(xiàn)象。2、頂端優(yōu)勢產生(chǎnshēng)的原因營養(yǎng)學說頂芽構成了“營養(yǎng)庫”，壟斷了大部分營養(yǎng)物質。激素學說植物的頂端優(yōu)勢與IAA有關。主莖頂端合成的IAA向下極性運輸，在側芽積累，而側芽對IAA的敏感性比莖強，因此側芽生長受到抑制。研究表明，頂端優(yōu)勢的存在受多種內源激素的調控。第四十三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述原發(fā)優(yōu)勢(yōushì)（Primigenicdominance）假說Bangerth（1989）。要點：器官發(fā)育先后順序(shùnxù)可決定各器官間優(yōu)勢順序(shùnxù)，即先發(fā)育器官的生長可抑制后發(fā)育器官的生長。原因：先發(fā)育(fāyù)器官（如頂端）合成并且向外運出的生長素可抑制后發(fā)育器官(如側芽)中生長素的運出，從而抑制其生長。此假說所提優(yōu)勢是通過不同器官所產生的生長素之間的作用來實現(xiàn)的，也稱生長素自動抑制（autoinhibition）假說。特點：不僅可以解釋植物營養(yǎng)生長的頂端優(yōu)勢現(xiàn)象，且可解釋生殖生長中眾多的相對優(yōu)勢現(xiàn)象。雙子葉植物的根也有頂端優(yōu)勢。第四十四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述3.頂端優(yōu)勢在農業(yè)生產(shēngchǎn)中的應用利用(lìyòng)和保持頂端優(yōu)勢如麻類、煙草、向日葵、玉米、高粱等；消除頂端優(yōu)勢，以促進分枝生長。如果樹(guǒshù)去頂，棉花摘心，移栽斷根。第四十五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（三）營養(yǎng)生長(shēngzhǎng)與生殖生長(shēngzhǎng)的相關1、依存關系營養(yǎng)生長是生殖生長的基礎(jīchǔ)，生殖生長是營養(yǎng)生長的必然趨勢和結果。2、制約(zhìyuē)關系營養(yǎng)生長能制約生殖生長。生殖器官的形成與生長往往對營養(yǎng)器官的生長產生抑制作用，并加速營養(yǎng)器官的衰老與死亡第四十六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述四、外界(wàijiè)條件對植物生長的影響（一）溫度對植物生長的影響

溫度三基點與植物的原產地有關。作物最低溫度最適溫度最高溫度水稻10~1220~3040~44小麥0~525~3131~37南瓜10~1537~4444~50第四十七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述生長的最適溫度(wēndù)：植物生長最快的溫度。協(xié)調最適溫度(wēndù)：使植株健壯生長的適宜溫度。常要求在比生長最適溫度略低的溫度下進行。生長還需要晝夜變溫。如番茄，在晝夜溫度恒定為25℃下，生長較快，但在晝溫26℃，夜溫20℃下，則生長更快。生長的溫周期(zhōuqī)現(xiàn)象（thermoperiodicityofgrowth）在自然條件下，有日溫較高和夜溫較低的周期性變化反應現(xiàn)象。第四十八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（二）水分(shuǐfèn)直接影響：水分影響細胞(xìbāo)的分裂與伸長。間接影響(yǐngxiǎng)：影響各種代謝過程.（三）機械刺激機械刺激通過影響內源激素含量的變化抑制莖生長。第四十九頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述以能量的方式以信號(xìnhào)的方式影響生長發(fā)育影響生長發(fā)育高能反應,與光低能反應,與光能的強弱有關有無、性質有關光合色素

光敏色素、隱花色

素、紫外光-B受體光合作用(guānghé-zuòyòng)光形態(tài)建成受體作用(zuòyòng)方式反應（四）光對植物生長的影響※間接作用直接作用第五十頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述1、光質對植物生長(shēngzhǎng)的影響

高山上的樹木為什么比平地生長(shēngzhǎng)的矮?。?/p>

a、強光;紫外光；b、水分較少；C、土壤較貧瘠；d、氣溫較低；E、風力(fēnglì)較大第五十一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述氣孔導度；光合作用；蒸騰作用(zhēnɡténɡzuòyònɡ)；有機物運輸?shù)?、光強對植物(zhíwù)生長的影響強光抑制(yìzhì)植物細胞伸長，株高降低，節(jié)間縮短，葉色濃綠，葉片小而厚，根系發(fā)達。黃花現(xiàn)象第五十二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述光、暗條件下生長的馬鈴薯幼苗A:黑暗(hēiàn)中生長的幼苗B:光下生長的幼苗1～8指莖上的節(jié)的順序光敏素控制的四季豆幼苗發(fā)育A：連續(xù)(liánxù)黑暗中；B：2分鐘紅光照射C：2分鐘紅光5分鐘遠紅光；D：5分鐘遠紅光第五十三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述第五節(jié)光形態(tài)(xíngtài)建成(photomorphogenesis)與光受體※能量(néngliàng)光影響(yǐngxiǎng)植物生長發(fā)育信號光合作用光形態(tài)建成后者所需能量比光補償點低10個數(shù)量級。低能反應光形態(tài)建成:依賴光控制細胞的分化、結構和功能改變,最終匯集成組織和器官的建成，即光控制發(fā)育的過程。

暗形態(tài)建成

(skotomorphogenesis):相反,暗中生長的植物表現(xiàn)出各種黃化特征,如莖細而長、頂端呈鉤狀彎曲和葉片小而呈黃白色現(xiàn)象

第五十四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述植物(zhíwù)體內至少存在三類光受體：A.對紅光和遠紅光敏感(mǐngǎn)----光敏色素(Phytochrome);B.對藍光和紫外光A敏感(mǐngǎn)----隱花色素(cryptochrome)C.對紫外光B敏感-----紫外光受體

植物利用這些光受體可以精確地感受光照，并對不同光強和光質作出不同的反應。第五十五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述B.隱花色素---又名藍光受體（bluelightreceptor）或者(huòzhě)藍光/紫外光A受體（BL/UV-Areceptor）

吸收藍光（400-500nm）和近紫外光（320-380nm）而引起(yǐnqǐ)光形態(tài)建成反應。由于隱花色素作用光譜(guāngpǔ)的最高峰處在藍光區(qū)，常把隱花色素引起的反應簡稱為藍光效應（bluelighteffect）。一種黃素結合蛋白，生色團可能是由黃素（FAD）和蝶呤（pterin）共同組成。物理化學性質第五十六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述生理(shēnglǐ)作用隱花色素在不產生種子而以孢子繁殖的隱花植物，如藻類、菌類、蕨類等植物的光形態(tài)建成中起重要作用。高等植物中的向光性、氣孔(qìkǒng)的開放、光抑制生長等許多現(xiàn)象中都有隱花色素的參與。C.紫外光B受體紫外光B受體是吸收280-320nm的紫外光（UV-B）而引起(yǐnqǐ)光形態(tài)建成反應的光敏受體。受體本質不清楚。第五十七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述一、光敏色素的發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)和分布紅光區(qū)（600~700nm，660nm）遠紅光區(qū)（720~760nm，730nm）1.發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)1952，美國(měiɡuó)

Borthwick和Hendricks

A.光敏色素(Phytochrome)第五十八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述萵苣種子(zhǒngzi)萌發(fā)受到促進或抑制只與最后一次照射的光質有關，紅光促進，遠紅光抑制。光敏色素(sèsù)在細胞膜上，對紅光和遠紅光有吸收(xīshōu)并產生逆轉作用色素蛋白復合體，參與植物光形態(tài)建成，調節(jié)植物生長發(fā)育過程。第五十九頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述光敏素的活性光敏色素的光吸收第六十頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述2.分布

除真菌外的低等和高等植物中,與膜系統(tǒng)結合,分布在脂膜、線粒體、葉綠體和內質網上。蛋白質豐富的分生組織含量高，黃化苗比綠苗含量高。3.光敏色素的性質

易溶于水的色素蛋白蛋白質生色(shēngsè)團---開鏈的四個比咯環(huán)。有兩種形態(tài)，可相互轉化。具有獨特的吸光特性。第六十一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述Pr（紅光吸收(xīshōu)型--redlight-absorbingform）

藍綠色，生理鈍化型Pfr（遠紅光吸收型--far-redlight-absorbingform）黃綠色，生理活化型

合成

660nm

[x]前體

Pr

Pfr

[Pfr·x]生理反應

730nm

暗逆轉破壞類似(lèisì)脫植基葉綠素

兩種類型光敏色素(sèsù)處于平衡:總光敏色素Ptot=Pr+Pfr光穩(wěn)定平衡(photostationaryequilibrium,φ):在一定波長下,Pfr濃度和Ptot濃度比,φ=[Pfr]/[Ptot]第六十二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述660nm730nm紅光照射(zhàoshè)遠紅光照射(zhàoshè)光敏色素不吸收(xīshōu)綠光,故綠光為安全光第六十三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述

已知有200多個反應受光敏色素調節(jié)

種子萌發(fā)光周期花誘導葉脫落性別表現(xiàn)小葉運動節(jié)間伸長(shēnchánɡ)膜透性彎鉤張開花色素形成向光敏感性塊莖形成偏上性生長節(jié)律現(xiàn)象等二、光敏色素的生理(shēnglǐ)作用廣泛(guǎngfàn)（影響植物一生的形態(tài)建成）,接受光刺激到發(fā)生形態(tài)反應時間有快有慢。第六十四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述1、膜假說（1967，Hendricks）--解釋快反應光敏色素與膜結合，從而改變膜的透性。當發(fā)生光轉換時，跨膜的離子流動和膜上酶的分布都會發(fā)生改變，影響(yǐngxiǎng)代謝，經過一系列的生理生化變化，最終表現(xiàn)出形態(tài)建成的改變。在光敏色素調節(jié)快速反應中，有胞內CaM的活化和Ca2+濃度的升高。三、光敏色素的作用(zuòyòng)機理※第六十五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述如光敏色素(sèsù)控制鈣離子在轉板藻細胞內快速變化：照射紅光后30min,45Ca2+積累速度增加2~10倍,跟著(gēnzhe)照射30S遠紅光,這個效應就全部逆轉。轉板藻受光照射后信號轉導的途徑(tújìng):紅光→Pfr增多→跨膜Ca2+流動→細胞質中Ca2+增加→鈣調蛋白活化→肌動球蛋白輕鏈激酶活化→肌動蛋白收縮運動→葉綠體轉動第六十六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述接受紅光后，Pfr型經過一系列過程，將信號轉移到基因，活化或抑制某些特定基因，形成特定的mRNA，翻譯成特定的蛋白質。光敏色素調節(jié)基因的表達發(fā)生(fāshēng)在轉錄水平。2、基因調節(jié)假說（1966，Mohr）--解釋(jiěshì)慢反應第六十七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述第六節(jié)植物的運動

向性運動(tropicmovement)植物運動感性運動(nasticmovement)

近似晝夜節(jié)奏的生物鐘運動根據(jù)引起運動的原因：

生長性運動

膨脹性運動第六十八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述一、向性運動(yùndòng)

指植物(zhíwù)的某些器官由于受到外界環(huán)境的單向刺激而產生的運動----生長性運動，不可逆感受(gǎnshòu)（感受外界刺激）傳導（將感受信息傳導到向性發(fā)生的細胞）反應（接受信息后，彎曲生長）向性運動包括三個步驟：向光性向重力性向化性向觸性

第六十九頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述

指植物隨光的方向而彎曲的能力。正向光性----器官生長方向朝向(cháoxiànɡ)射來的光（地上部器官）負向光性---器官生長方向與射來光相反（根）橫向光性---器官生長方向與射來光垂直（葉片）（溶質(含K+)控制葉枕運動細胞而引起）向光性意義：最適宜位置利用光能（如向日葵和棉花等--隨太陽轉動）對向光性反應最有效光：

短波光（420-480nm,360-380nm）--藍光受體（向光素）紅光無效植物感光部位：莖尖、芽鞘尖端、根尖、某些葉片或生長中莖

（一）向光性(phototropism)

第七十頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述向光性反應(fǎnyìng)的光受體：β-胡蘿卜素和核黃素第七十一頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述1、生長素分布不均勻Cholody-Went模型（20年代）植物向光彎曲與生長素在向光面與背光面不均勻分布有關。原因(yuányīn)：單側光引起器官尖端不同部分產生電勢差，向光側帶負電，背光側帶正電，吸引IAA-向背光側移動，導致背光側的IAA多，生長快，植物向光彎曲。2、抑制物質分布不均勻（80年代）氣相-質譜等物理化學法。單側光--黃化燕麥芽鞘、向日葵下胚軸和蘿卜下胚軸都會向光彎曲(兩側IAA含量無不同)。發(fā)現(xiàn)：生長抑制物：向光側多于背光側植物產生向光性反應(fǎnyìng)原因：第七十二頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述（二）向重力(zhònglì)性(gravitropism)

正向重力性：根順著重力方向向下生長負向重力性：莖背離重力方向向上(xiàngshàng)生長橫向重力性：地下莖水平方向生長指植物在重力影響下，保持一定(yīdìng)方向生長特性感受重力細胞器-------平衡石(statolith)。植物---淀粉體(amyloplast),分布因器官而異。第七十三頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述錦紫蘇(zǐsū)第七十四頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述1、平衡石的作用在根冠、胚芽鞘尖和莖的內皮層細胞(xìbāo)中有比重較大的淀粉體分布，受重力影響而沉積在細胞底部，起平衡石的作用。植物產生向重力(zhònglì)性的原因：它總是移向與重力方向垂直的一邊，對細胞質膜產生一種壓力，這種壓力就是被細胞感受的一種刺激，細胞感知后引起不均衡(jūnhéng)生長。垂直放置第七十五頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述

2、IAA、Ca2+的作用：根橫放時，平衡石下沉在細胞下側內質網上，誘導內質網釋放Ca2+到細胞質，Ca2+與CaM結合活化Ca泵和IAA泵，使根下側積累較多的Ca和IAA，根上、下側生長速度不一樣(yīyàng)，從而產生向重力性。（莖負向重力性---高IAA和GA,對莖促進生長，向上彎曲；對根起抑制作用）第七十六頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述第七十七頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述

由于某些化學物質在植物體內外分布不均勻所引起的向性生長。

根---向化現(xiàn)象(朝向肥料較多的土壤生長)。水稻深層施肥目的之一,使稻根向深處生長,分布廣,吸收更多養(yǎng)分。種香蕉時（以肥引芽）,把肥料施在人們(rénmen)希望它長苗的空曠地方,調整香蕉植株分布均勻目的。根----向水性(hydrotropism)

當土壤中水分分布不均勻時,根趨向較濕的地方生長特性（三）向化性(chemotropism)（四）向觸性(thigmotropism)植物受單方向機械刺激引起的運動現(xiàn)象攀援植物---絲瓜，豌豆，葡萄(pútáo)等（膨壓變化）第七十八頁，共八十七頁。植物的生長生理優(yōu)秀概述

二、感性運動(ɡǎnxìnɡyùndònɡ)(Nasticmovement)

指由沒有一定方向性的外界刺激所引起的運動(yùn