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第十章 植物生长生理(2011)分析


一、植物生长大周期
1、生长大周期 植物的生长量可用植物在一定时间内的干重
增加为指标,也可用高度或体积的增大为指标, 根据生长量和生长时间可画出生长曲线。 不论是个别器官,还是整株植物,其生长曲 线大都呈“S”型,也就是说,在生长过程中生 长速率都表现出“慢—快—慢”的规律,即开 始生长缓慢,以后逐渐加快,达到最高点后又 减慢直至停止,在植物生理学中,通常把生长 的这三个阶段合称为生长大周期。
2、组织培养的理论根据(原理)
----细胞的全能性。
3、组织培养的意义:
(1)可以在不受植物体其它部分干扰下研究 被培养部分的生长和分化的规律,并且可以利 用各种条件来影响它们的生长和分化,以解决 理论上和生产上的问题。
(2)取材少。经济,能人为控制条件,不受 自然条件影响,生长周期短,系列率高管理方 便,易于自动化控制。
琼脂)和液体培养<连续浸没(摇床) 间断浸没(转床)两种。 3、接种与培养 4、小苗移栽
细胞脱分化――在人工培养基上外植体 经过多次细胞分裂而失去原来的状态, 形成无结构的愈伤组织或细胞团的过程。
再分化――指离体培养中形成的处于脱 分化状态的细胞团再度分化成另一种或 几种类型的细胞、组织、器官,直至最 终形成完整植株的过程。
长寿命种子:百年甚至上千年。如莲子。
2、与贮藏关系:
受贮藏条件(温度、水分、氧气、虫、微 生物)影响:低温、干燥、低氧――寿命 长,高温、高湿、高氧――寿命短。 主要原因是影响呼吸:消耗、放热,导 致高温,伤害胚。
鉴(测)定种子发芽率(生活 力)的方法有三类:实验
(1)利用组织还原力(TTC法):活种 子有呼吸,具有还原能力。
(1)花药和单倍体育种,(2)离体胚培养和 杂种植株获得,(3)体细胞诱变和突变体筛 选,(4)细胞融合和杂种植株的获得。 3、人工种子和种质保存 4、药用植物和次生物质的工业化生产
第三节 植物的生长
植物的生长与动物生长有明显区别,动物在胚 胎形成后就具备了各种器官,因此出生后的生 长有一定限度;而植物从受精卵到形成胚以及 从种子萌发到成苗,体内始终有分生组织存在, 不断进行细胞增殖和伸长,不断产生新器官, 所以,植物的生长是无限的。如条件适宜可无 限制地长下去,但在自然界中,由于受各种环 境条件的影响,植物的生长也表现出“生长— 成熟—衰老、死亡”的过程。
(三)、温度
种子萌发是在一系列酶参与下进行的。 有温度三基点;种子萌发的最适温度是
在最短时间范围内萌发率最高的温度; 高于最适温度,虽然萌发速度较快,但 发芽率低。 所需温度高低与它们原产地有关,原产 南方――高,北方――低。
(四)、光照
1、分类:根据对光需求情况分三类: (1)中光种子――对多数农作物的种子来说,
从能量角度看,脂肪较经济,因为1克脂 肪氧化可放出9.6千卡能量;1克蛋白质放 5.6千卡;1克淀粉只放4.3千卡能量。
这些有机物在种子萌发时,在酶的作用下 被水解为简单有机物,并运送到正在生长 的幼胚中去,作为胚生长的营养物质来源。
三、种子的寿命
种子的寿命:指种子从采收到失去发芽 力的时间;或种子从完熟到丧失生活力 的所经历时间。以达到发芽率的60%的 时间为依据。
生长最低温度 生长最高温度 生长最适温度:生长速度最快的温度
协调的最适温度:有利于植株健壮生长、比生长最适
温度略低的温度。
2)生长温周期现象
生长温周期现象:植物对昼夜温度周期性变化的反应。
通常日温较高和夜温较低的情况可加速植物生长。
有昼夜温差的番茄生长速度>>>恒温下生长 的番茄。也就是说,较高日温加较低夜温促进 植物生长。
(2)利用细胞着色力(红墨水法):活 种子细胞膜有选择性,不易被着色。
(3)利用细胞中的荧光物质(仪器检 测):活种子细胞内的蛋白质、核酸、 核苷酸等具有荧光性质。
(4)BTB法
第二节 细胞的生长和分化
一、细胞分裂的生理(自学P223) 二、细胞伸长的生理(自学P225)
三、细胞分化的生理
水分是种子萌发的第一条件。(1)吸水后,种 子细胞中的原生质胶体才能由凝胶转变为溶胶, 使细胞器结构恢复,基因活化,转录成萌发所 需要mRNA并合成蛋白质。(2)让贮藏物质水解 成可溶性物质供胚发育需要;(3)种皮软化,
2、吸水量:与贮藏物有关:蛋白质>淀粉>纤维 素>脂。所以,豆科种子吸水>禾谷种子。
生长峰期的时间也不同,因此,在控制某器官 生长时,应考虑到所采取的措施对其他器官生 长的影响。例如:小麦的拔节与穗分化。
二、影响植物生长的外界条件
植物生长于自然环境中,各种因子都影 响或控制其生长,主要是温、光和水, 另外,矿质营养、植物激素也有影响。
1、温度
(1)温度三基点
不同植物对温度要求不同: 一与原产地有关。 二与发育季节有关。
3、植物激素也起重要作用
CTK/IAA比值调节愈伤组织根和芽的分 化:高――芽,低――根。
四、组织培养
(一)、组织培养的意义和类 1、组织培养的概念与分类:
植物组织培养是指植物的离体器官、 组织或细胞在人工控制的环境下培养发 育再生成完整植株的技术。
外植体――用于离休培养进行无性繁 殖的各种植物材料称为外植体。
1、 种子寿命与植物种类关系:
短命种子:从几小时到几周。如酢浆草,新鲜 时才发芽,一干,就失去活力。柳属植物,成 熟后只在是12h内发芽。杨树<几周。
中寿命种子:几年-几十年,大多为栽培作物。 水稻、小麦、大麦、大豆为2年,玉米2-3年, 油菜、荞麦3,草棉5,大麻3-7,芝麻4,烟 草4-5,蚕豆、绿豆、豇豆、小豆、紫云英5 -11
3、吸水速度:不同种子不同,还与温度有关,T 低――吸水慢,T高――吸水快。
(二)氧气
种子萌发需要有氧呼吸来保证。刚播种如立刻 下暴雨,就会影响种子的萌发。种子进行无氧呼 吸而造成损伤:(1)消耗过多的养料,(2)产 生酒精,(3)缺乏中间产物。所以要及时松土。
水稻对缺氧的忍受能力较强,其种子在淹水的 情况下能靠无氧呼吸来萌发。然而即使如此,它 的正常萌发还是需要氧气的。缺氧时,稻谷萌发 只长芽鞘,不长根(干根湿芽)。原因:胚芽鞘的 生长只是细胞的伸长,仅靠无氧呼吸的能量已可 发生;而根和胚芽的生长,则既有细胞分裂,又 有细胞伸长,对能量和物质的需求量高,所以必 须依赖有氧呼吸。
3、胚根长出后的重新迅速吸水阶段:QCO2<QO2 , 有氧呼吸加强,新生器官生长中快,表现为种 子的(渗透)吸水和鲜重的持续增加。
(二)、呼吸作用酶的形成
在种子吸水的第二阶段(吸水滞缓期),随着 种子萌发,各种酶的活性不断增加。
(1)酶的增加有两个来源:一是钝化状态的 酶(已存在的束缚态的酶,如支链淀粉葡萄糖 苷酶)释放或活化而来;另一类是通过核酸转 录、翻译新合成的酶。
萌发时不受有无光照的影响。(2)需光种子 ――有些植物,如莴苣、紫苏、胡萝卜、桦木 以及多种杂草种子。(3)喜暗种子――而另 一植物如葱、韭菜、苋菜、番茄、茄子、南瓜 等。 2、光质对种子萌发影响:红光促进萌发,远红 光抑制萌发。
上述介绍的种子萌发的主要条件都不是 单独起作用的,而是相互促进、相互影 响的。例如,萌发初期吸胀阶段,水分 是主导因素;温度作用在种子吸胀后才 明显;而在萌动阶段,胚根伸出种皮时, 氧是主要的,因此,要保证种子顺利萌 发,必须提供种子萌发所需的全部条件。
第十章 植物生长生理
种子是种子植物特有的延存器官。优质(高 活力)种子是提高产量的必要条件。种子植物生 长是从种子萌发开始的。
第一节 种子的萌发
一、影响种子萌发的外界条件 种子萌发必须有适当的外界条件,即足
够的水分、充足的氧气和适当的温度。 此外有些种子的萌发还需要光。
(一)水分
1、水分生理作用:
3)直线生长期,45~55天,生长继续以恒 定速度增加;
4)衰老期,55~90天,生长速度下降,此 时细胞成熟并开始衰老。
3、生长大周期的意义:
对农业生产而言其意义有: ①各种促进或抑制生长的措施,应在生长峰期到
来之前实施才有效。 ②生长是不可逆的,农业措施要及时。 ③同一植物的不同器官生长速度可能不同,通过
再分化有2种类型:
器官发生型――直接分化成芽与根, 从而获得再生植株。
胚胎发生型――分化形成一些类似胚 胎结构的细胞(群)称这为胚状体,胚 状体的一端分化出芽原基,另一端分化 形成根原基。从而获得再生植株。
(四)组织培养的应用 ---理论研究与生产实践:
1、无性系的快速繁殖 培养无病毒种苗 2、新品种的选育:
(二)、条件:
1、植物材料必须完全无菌 2、要用培养基:无机营养物、碳源(能
源、渗透调节)、维生素(如B1、B6、 烟酸、肌醇)、有机附加物 3、所需温度25~27℃;不同植物不同组 织不同,有的需昼夜温差。 4、对光有要求:叶、茎尖需光;根不需 光。
(三)、流程
1、材料准备 消毒: 2、培养基制备 (1)、培养基成分 (2)、培养方式有固体培养(0.6-1%
一般植物生长的最适温度为20-300C,不同植 物要求的温度范围不同,北极或高山植物可在 00C以下生长,最适温度不超过100C,而在大部 分温带植物在50C以下没有明显生长,最适20300C;热带或亚热带植物最适温度在30-350C。 不同器官对温度的要求也不同,根系生长温度 低于地上部。
1 温度 1)生长温度“三基点”
(一)概念: 1、来自同一合子或遗传上同质的细胞转
变为形态上、构成上异质的细胞称为分 化。 2、指由分生组织的细胞发育成不同形态 和不同功能细胞过程。
(二)分化机理
尚待研究,但细胞的2个特性肯定起着作用: 1、细胞全能性――是指植物体的每个细胞携带
着一套完整的基因组,并且有发育成完整植株 的潜在能力。细胞分化是全能性具体表现。 2、极性――是指在器官、组织甚至细胞中在不 同的轴向上存在某种形态结构和生理上的梯度 差异。极性一旦建立,就难以逆转。不均等分 裂的结果产生极性,极性是导致分化的第一步。
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