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植物生理学第11章


例1:将广州的一个大豆品种引到保定种植,其生长 期会发生什么变化?应选择什么品种? ⑴大豆是短日植物。 ⑵广州(原产地)的日照较保定(引种地)短。 ⑶大豆主要是收获种子。 将短日植物从南方引种到北方,会延迟开花,又 因为此时温度已低,不利于作物的生长而造成减产, 所以应选择早熟品种。 例2:将北方的小麦引种到南方,会发生什么变化? 例3:南麻北引,会发生什么变化? 例4:将黑龙江的大豆品种引到保定种植,会出现什 么现象?为什么?
三、花器官形成所需的条件 1、光 — 时间长,强度大,有利花的形成。 花开始分化后,照光时间越长,强 度越大,形成的有机物越多,对花形成
愈有利。雄蕊发育对光强较敏感。
2、温度 — 高温,有利于花器官的形成 花粉母细胞减数分裂时期受低温危 害较严重。
3、水分—缺水,颖花退化。 4、有机和无机营养—体内营养不足或缺肥, 花发育不良,数目少。 5、植物激素—GA可代替SD促进花器生长, IAA促进柑橘、抑制菊花花器发育。 6、适宜的栽培密度—密度越大,花退化越多。
4、植物激素:IAA、CTK、乙烯 ; GA IAA、ETH、ABA、CCC、CO等 促进雌花分化。 GA、TIBA、MH等促进雄花形成。
第四节 受精生理
一、花粉的附着和识别 1、花粉附着 2、花粉识别 识别蛋白(Recognitional protein)
克服不亲和性的可能途径:
1、花粉蒙导法


第二节 光照对成花的影响
光周期(Photoperiod) 在一天之中,白天和黑夜的相对长度. 光周期现象(Photoperiodism) 植物对日照长短发生反应的现象。
一、光周期反应类型
1、长日植物(Long-day plant; LDP) 日照长度长于临界日长才能开花的植物。 如小麦、黑麦、胡萝卜、甘蓝、天仙子、 洋葱、燕麦、甜菜、油菜等。 随日照长度的延长而加速开花。 天仙子的临界日长是11小时。
在授不亲和花粉的同时,混入一些 杀死的亲和花粉,蒙骗柱头,从而达到 授粉的目的。
2、蕾期授粉法
雌蕊组织尚未成熟、不亲和因子尚 未定型的情况下授粉,以克服不亲和性。
3、物理化学处理法 采用变温、辐射、激素或抑制剂 处理雌蕊组织,以打破不亲和性。 4、组织培养 利用胚珠、子房培养,试管受精。
5、细胞杂交
4、维持营养生长、提高产量
以收获营养体为主的作物,如麻类、 烟草等(短日植物),可南种北引,提前播 种,促进营养生长,提高产量。
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第三节 花芽分化和性别表现
一、营养生长锥转化为生殖生长锥 二、生长锥的分化机制
1、同源异形现象(Hoemosis) 2、ABC模型 3、双子叶植物花的四轮结构 花萼 —花瓣—雄蕊—雌蕊 基因 A AB BC C
第 十 章 植 物 的 成 花
第一节 第二节 第三节
温度对成花的影响 光照对成花的影响 花芽分化和性别表现
第四节
受精生理
花熟状态(Ripeness to flower)
植物能响应环境条件的诱导而成花所 必需达到的生理状态叫花熟状态。
成花决定态(Flower determinated state)
长日植物 开花 开花 不开花 开花 光 暗 短日植物 不开花 不开花 开花 不开花
② 人工光周期实验
9 15 9 15
苍耳开花(临界日长15.5h, SDP)
3、光敏素及其作用
红光 [X] 生理反应
需光种子萌发
光周期诱导
Pr
远红光
Pfr
[Pfr X]
黄化苗转绿
高Pfr/Pr比值诱导LDP成花
3、脱春化(De-vernalization)
在完成春化作用之前,将植物放到较高温下, 春化作用的效果会被减弱或消除,这种现象叫~.
4、再春化(Revernalization)
大多数去春化的植物返回到低温下,又可 重新进行春化,而且低温的效应是可以累加的, 这种解除春化后再进行春化的现象叫再春化作 用.
2、控制花期
花卉栽培种,光周期的人工控制可以促 进或延迟开花。如菊花,经短日处理可以提 前开花;暗期中断可以延迟开花。
3、加速世代繁殖
短日植物水稻和玉米可在海南岛加快 繁育种子,长日植物小麦夏季在黑龙江、冬 季在云南种植,可以满足作物发育对光照和 温度的要求,1年内可繁殖2~3代,从而加速 育种进程。
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类型 冬性 半冬性
温度范围(0C) 春化天数(天) 0—3 3—6 40—50 10—15
春性
8—15
5—8
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二、春化作用的条件 1、水分(water) 2、氧气(Oxyzen) 3、呼吸底物 春化作用可以传递:组培、嫁接 三、春化作用的特点 1、感受低温部位:茎尖顶端分生组织 芹菜试验
四、春化作用的生理基础
低温 持续低温 适宜光照
A
高 温
B
C
春化素
F
成花素
花芽分化
D 植物春化后,体内赤霉素含量增加. GA可以某种方式代替低温进行春化作用. 某些植物在完成春化后,花芽仍未分化,只有 在较高的温度和特定的光周期处理后,花芽才 能分化.
五、春化理论在冬季高温储存 引种
2、温度和时间
低温对花的诱导,一般可在种子萌发或在 植株生长的任何时期中进行(如冬小麦) 。少数 种子只能在绿色幼苗长到一定大小才能通过春 化(如甘蓝,胡萝卜)。 各种植物春化所要求的温度不同,一般 0~10℃之间,最适温度是1~7 ℃. 冬性越强,要求春化的温度越低,春化的天 数越长. 春化作用一旦完成,就非常稳定,高温处理 不起作用.
2、光敏色素假说 光敏色素会活化某些特定基因,促进合成 新的蛋白质或酶。 3、碳氮比理论 C/N 大:开花 小:延迟开花或不开花
四、光周期理论在农业上的应用 1、引种 2、控制花期 3、加速世代繁殖 4、维持营养生长、提高产量
1、引种要考虑的因素:
⑴要了解被引品种的光周期特性,是属于长日植物、 短日植物还是日中性植物,是否对低温有所要求。 ⑵要了解作物原产地与引种地季节的日照条件和温度 的差异。 ⑶要根据被引作物所收获的主要器官(种子、果实或 营养体)的不同来确定所引品种。 在我国,将短日植物从北方引种到南方,会提前 开花,如果所引植物是为了收获果实或种子,则应选 择晚熟品种;而从南方引种到北方,则应选择早熟品 种。如将长日植物从北方引种到南方,会延迟开花, 如果所引植物的种植目的是为了收获种子,宜选择早 熟品种;而从南方引种到北方时,应选择晚熟品种。
原生质体融合或转基因技术
二、花粉的萌发和花粉管伸长
1、集体效应 2、花粉管的定向生长
群体效应:单位面积内花粉的数量 越多,花粉的萌发和花粉管的生长越好。
花粉为什么能向着胚囊定向生长? 由花粉管的向化性运动引起的。 雌蕊组织中产生“向化性物质”控制 花粉管的可塑性;同时,雌蕊组织中向化 性物质分布的浓度不同,花粉管尖端朝着 向化性物质浓度递增的方向(柱头→胚囊) 定向延伸。
地球表面不同纬度一年中光周期的变化:
低纬度地区:短日照 高纬度地区:长日照
我国地处北半球:
日照在夏至(6月22日)最长 ,在冬至(12月22日) 最短,春分(3月21日)和秋分(9月23日)各为12小时。 秋天温度较春季高,适于植物生长发育。
植物的分布:
低纬度地区(南方):没有长日条件,所以只有短日植物。 高纬度地区(东北):短日时气温已低,只能生长一些长 日植物。 中纬度地区(北方):长日、短日植物都有,长日植物在 春末夏初开花,短日植物在秋季开花。
第一节 温度对成花的影响
一、春化作用(Vernalization)
1、春化现象:某些植物在发育过程中必须经过一 定的低温才能从营养生长转变到生殖生长的现象。 小麦品种的分类: 2、需春化作用的植物 冬小麦等冬性禾谷类作物和某些二年生植物(芹 菜、胡萝卜、萝卜、葱、蒜、白菜、百合、甜菜和天 仙子等)以及一些多年生草本植物。 3、春化作用: 适当的低温促进植物成花的作用。
四、影响性别分化的因素 1、光周期 短日照使SDP多开雌花,LDP多开雄花; 长日照使LDP多开雌花,SDP多开雄花。 2、营养状况:水分、N C/N 比值低,提高雌花分化的百分数。 反之,促进雄花分化。 土壤N肥多、水分充足,促进雌花的分化, 反之,促进雄花分化。
3、CO2浓度
适量增加CO2浓度增加雌花分化。
三、受精过程中雌蕊的生理生化变化
1、呼吸速率增加 — 增加0.5-1倍
2、生长素含量大大增加
(1)花粉的IAA扩散到雌蕊组织
(2)花粉中含有使Trp转变为IAA的E
3、吸水和吸收无机盐的能力增加 4、CH2O和蛋白质代谢加快 5、营养物质向生殖器官输送增强
4、中日性植物
只能在一定的日照长度范围内才能开花。 如甘蔗,只能在日长12.5小时才开花。
临界日长(Critical day length) 短日植物开花所需的最长日照长度或长日植 物开花所需的最短日照长度。 LDP临界日长不一定比SDP的临界日长更长 冬小麦(LDP)12h,苍耳(SDP)15.5h
二、光周期诱导机制 光周期诱导:适宜的光周期引起植 物成花的反应。 光周期效应:植物在适宜的光周期 下产生的效果可以保留下去的现象。
1、光周期的感受部位:叶片 菊花试验:
2、暗期比光期更重要: (1)破坏光期和破坏暗期试验 (2)人工光周期试验 长夜植物、短夜植物 临界夜长(暗期)
① 破坏光期和破坏暗期实验
低Pfr/Pr比值诱导SDP成花
4、开花刺激物的传递:
5、成花抑制物
三、光周期诱导开花的假说
1、成花素假说 成花素=赤霉素+开花素 赤霉素:形成茎所必需 开花素:形成花所必需 长日植物在短日条件下缺乏赤霉素;短日 植物在长日条件下缺乏开花素.所以都不能开花. 冬性长日植物在长日条件下具有开花素,但无低 温条件,即无赤霉素的形成,所以仍不能开花.
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