第七章 植物的生长生理
§7-1 §7-2 §7-3 §7-4 §7-5
§7-6
细胞的发育 种子的萌发 植物的形态建成 植物生长的相关性 植物生长的周期性
植物的运动
概念
植物的生长： (plant growth)是指 植物体积和重量的不 可逆增加叫植物的生长 ，是由细胞的分裂和伸 长以及原生质和细胞壁 的延长来完成的。是一 个量变的过程
次氯酸钠 次氯酸钙
过氧化氢 溴 水 硝酸银 氯化汞 抗生素
+++ +++
+++++ +++ + +
非常有效 非常有效 有 效 非常有效 有效 满意 有效
++
*市售溶液的浓度通常为20%（体积分数）；注“+”越多表示清除程度越高。
3、外植体的消毒与接种 4、培养条件：25℃；50-60%相对湿度；光强： 2000-2500LX;光照时间:12hlight/12h 5、植物组织培养在生产上的应用 （1、植物体的无性快速繁殖及脱毒苗的获得 （2、花粉、花药培养与单倍体育种 （3、药用植物的细胞组织培养与此生代谢产 物即药物的工厂化生产


现代生物学的观点：发育的过程是DNA链上 的不同基因按一定的时间空间顺序，选择性的 活化和阻遏。 细胞的形态建成：植物细胞经过生长和分化最 终形成一定的形态的过程称为细胞的形态建成。 在发育的时间空间上，是什么具体因素决定 基因的表达模式？
（一）转录因子控制发育
转录因子（transcription factor gene)：能 与基因的启动子区域的DNA特异结合、 使基因打开或关闭的蛋白质。 拟南芥26000个基因中有1500个编码转录 因子。 MADS box
Home box
(二）细胞的全能性 （三）极性（polarity):指植物的器官、 组织、甚至细胞在不同轴向上存在的某 种形态结构和生理生化上的梯度差异。
不均等分裂是产生极性的第一步。
四）影响细胞分化的其他因素和条件 1、糖浓度：糖浓度控制木质部和韧皮部的分化，
低糖----木质部；高糖---韧皮部；中等水平（2.53.5gL-1)二者都形成，且中间有形成层。
（三）、有机物的转变
贮藏物质的分解
淀粉转变为葡萄糖， 脂肪转变为甘油和脂肪酸， 蛋白质转变为 含氮化合物（氨基酸和酰胺
运输
胚内新物质的合成


（四）激素的变化
束缚型IAA转变成自由型IAA。 GA增加而ABA等抑制物质下降。 CTK和ETH在种子萌发早期有所增加。
四、种子预处理与种子萌发的调节
§7-3

光形态建成

一、概念： 依赖光调节和控制植物生长、分化和发 育的过程，称为植物的光形态建成。 二、光受体
大量色素：叶绿素、类胡萝卜素、花色素 微量色素：光敏色素、隐花色素、紫外光-B受 体

1、光敏色素
(1) 分布 (2) 化学性质
(3) 两种转变形式 (4) 类型 (5) 生理作用
的潜在能力或种胚所具有的生活力。 3、种子的寿命（seed longevity)：种子从成 熟到丧失生活力之间所经历的时间。
一般的种子寿命为几周到多年。
短命种子：几小时 （如：柳树的种子：
种 子 的 寿 命 12h)
中命种子 大多数农作物的种子3-15年
（小麦：1-3年。绿豆：6-11年）
长命种子
三、细胞分化的生理
细胞的分化（cell differentiation) 是指由分 生组织细胞转变为形态、结构和生理功能不同 的成形细胞群的过程。如;分生组织分化为薄 壁细胞、输导组织、机械组织、保护组织、分 泌组织。 高等植物大多从受精卵开始，不断分裂分化 形成各种细胞、组织、器官，最后形成植物体。 所以分化是一个普遍而复杂的现象。
四、植物组织培养的原理、技术及其应用
（一）植物组织培养的原理——有关概念 植物组织培养（plant tissue culture): 在无菌条件下，在人工制备的培养基上 培养植物的离体组织（细胞、器官）的 技术，称为植物组织培养。
细胞的全能性（Totipotency)：植物的每个细胞 都携带有一套完整的基因组，每个细胞都有发 育成完整植物的潜在能力。
（二）氧气 种子萌发是一个非常活跃的生长过程，需要 旺盛的呼吸作用来保证它的能量供应，因此在种 子萌发时需要充足的氧气。一般需空气含氧量 10%以下才能正常萌发。油料种子＞淀粉种子 （三）温度 种子的萌发也是一个生理生化变化过程，需要 酶的参与。温度三基点。萌发的温度一般和原产 地有关。 （四）光 需光种子（light seed)
§7-4 植物生长的相关性
外界条件的改变对根、茎、叶生长有明显影响，从而 能够改变根冠比。 一般来说，温度较高、土壤水分较多、氮肥充足、磷 供应较少、光照较弱时，常有利于地上部分生长，使根冠 比变小；而温度较低、土壤较干燥、氮肥适量、磷肥较多、 光照较强时，则常有利于地下部分生长，使根冠比增大。 整枝、修剪能减缓根系生长而促进地上部分生长，使
§7-4 植物生长的相关性
一、地下部(根)和地上部(茎叶)的关系
相互促进：根提供上部所需水、矿质营养；根 能产生氨基酸、CTK、GA、ABA；根能合成植物碱。 地上部分供地下部分所需的维生素，IAA，糖等。 相互抑制：由于外界条件变化，会影响地上部 分和地下部分生长的平衡。
地上部分和地下部分相关性常用根 / 冠比来衡 量。根冠比是指地下部分与地上部分干 (鲜)重之比， 用R/T表示。它是一个相对值，并随植物的年龄、外 界环境条件而变化。
莴苣、烟草、胡萝卜、拟南芥
需暗种子（dark seed）
瓜类、茄子、番茄、洋葱、苋菜等的种子
三、种子萌发时的生理生化变化
（一）种子吸水的三阶段 急剧吸水（物理过程）、吸水滞缓期和胚根露出 后的重新迅速吸水（渗透性吸水）。见302页图98. （二）呼吸作用的变化和酶的形成 吸水的第二阶段：无氧呼吸为主，即CO2和 吸收大于O2的释放。 吸水的第三阶段：有氧呼吸 酶的来源有两个：束缚性酶释放；重新合成。
白质含量增加，尤其是DNA含量是急剧
的增加。
2、细胞分裂与植物激素含量有关
主要是生长素、赤霉素和细胞分裂素
生长素：促进烟草培养细胞中G1 cyclin的积累，支持进入 新的细胞周期。 细胞分裂素：通过活化磷酸酶，减弱CDK酪氨酸磷酸化的抑 制作用（CDK/CYCD),促进进入M期。 赤霉素：诱导cyclin的表达，使细胞迅速分裂与伸长。 脱落酸：阻止进入 S期，原因是诱导CDK-cyclin 复合物抑 制剂(ICK)的表达，使之与CDK-cyclin 复合物结合。
根冠比变小；中耕断根能暂时抑制地上部茎、叶的生长，
促进根系发展，使根冠比加大。 生长促进剂可降低根冠比。而生长抑制剂或延缓剂， 往往则增大根冠比，
二、
§7-4 植物生长的相关性
顶端优势产生的原因 1. 营养学说 2. 激素抑制学说 3. 营养转移学说 4. 细胞分裂素在顶端优势中的作用 5. 原发优势假说

对于活力偏低的种子，可以通过播种前的预处理，提 高其活力（vigor)，改善其成苗状态。
方法:施用生理活性物质, 方式：涂抹表面；喷施、 撒施、通过有机溶剂投入； 使用的物质：生长调节剂；矿质元素；杀虫剂； 杀菌剂、杀鼠剂。 渗透调节处理：PEG6000 1、控制水分进入的量，2、有利于种子中 DNA损伤的修复。
§7-1 细胞的发育
一、细胞分裂 生理 细胞周期 二、细胞伸长生理 三、细胞分化生理
一、细胞分裂生理
（一）细胞周期（cell cycle) 概念：细胞分裂成两个新细胞所需的时间.
分裂期
前中后末 G2 M S
分裂间期
胞质分裂
G1
（二）细胞周期调控
细胞周期蛋白（cyclin) 依赖于细胞周期蛋白的蛋白激酶 （cyclin-dependent protein kinase,CDK) CDK活性的调节： 1、cyclin 的合成和降解 2、CDK 内关键氨基酸残基的磷酸化和去磷酸化 G1-----------S G2 M
大量元素、微量元素母液的配制： 激素母液的配制 诱导培养基；继代培养基；分化培养基；生根培养基
表-1 常用外植体消毒剂的性质和消毒效果比较
化合物 应用浓度范围 1%-1.4%* 9%-10% 10%-12% 1%-2% 1% 0.01%-0.1% 4-50mg/l 清除程度 处理时间/min 5-30 5-30 5-15 2-10 5-30 2-10 30-60 备注
脱分化 ：已分化细胞，恢复细胞分裂的能 力形成一团无组织分化的愈伤组织的过 程。 愈伤组织：也叫愈合组织，由一团无组织 分化的薄壁细胞构成。 再分化：愈伤组织分化为芽等的过程
（二）植物组织培养的技术 1、组培所需设施：洗涤、灭菌、接种、 培养等所需。 2、培养基的配制 基本培养基：MS; B5;N6;White
说明植物激素可以调节细胞分裂
二、细胞伸长生理
（一）细胞伸长时的生理变化
呼吸速率增快2-6倍； 蛋白质含量增加。
呼吸作用加强和蛋白质的积累是细胞伸长的 基础。 （二）细胞壁物质增多 细胞壁以微纤丝为基本框架。
细胞壁：
基本结构物质：纤维素 2000 1400-10000个D-葡萄糖----纤维素---微纤丝---微团---20个----大纤丝 纤维素和胼胝质在质膜中合成；果胶和半纤维 素在高尔基体中合成
来自同一合子或遗传上同质的 细胞转变为形态上、机能上、 化学结构上异质的细胞称为分 化。是一个质变的过程。
概念
植物的发育： 是指在植物的生命周 期中，组织、器官或整 体在形态和功能上的有 序变化过程，如种子的 发芽、幼苗生长、开花 结实、衰老死亡等都是 按一定时间顺序发生的。