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第十章 植物的生殖生长

成花过程包括三个阶段:
成花诱导(flower induction),或称成花转变,指 环境刺激诱导植物从营养生长向生殖生长转变;
成花启动(floral evocation),分生组织经过一系列 变化分化成形态上可辩认的花原基(floral primordia),亦称花的发端(initiation of flower);
应不能够以物质的方式在植物体中传未递低。温春化砧木 低温的主要效应可能不是形成开花
低温春化砧木
刺激物,而可能是分解开花抑制物质,以解
除与开花有关的基因的抑制状态。
三、春化作用的生理生化变化
呼吸代谢的变化:春化作用需要水分、氧气和营养
物质,说明春化作用与有氧呼吸有关。
mRNA和蛋白质的变化:用冬小麦进行的研究表明
春化作用,如萝卜、白菜、冬小麦、冬黑麦。
绿体春化 在幼苗形成一定的绿体时才能感受低
温诱导而通过春化,如甘蓝、洋葱。
2.春化作用的感受部位
部位:分生组织和某些能进行细胞分裂的部位。
(1)绿体春化――茎尖生长点。
芹(菜2)实种验子:――幼胚。 (3)①叶全柄株基温部室:―椴―树不叶开低花温;处理→组培→开花, 切除②叶全柄株基低部温0.―5c―m开,花再;生株不成花。
三、春化作用的生理生化变化
激素的变化:在小麦、燕麦、菊花和油菜,
GA含量升高,低温春化的前期效应是使植 物获得花形成花原基的能力,在有些植物中 这种能力可通过稼接传递。
低温春化和 GA3对胡萝卜
开花的影响
常温对照
GA3
低温处理
四.春化作用在农业生产上的应用
(一)、人工春化处理:农业生产上对萌动的种子进行 人为的低温处理,使之完成春化作用。
春天补种冬小麦:“闷麦法”、“七九小麦法”; 加速育种:利用春化处理,可加速冬性作物的育种; 调节播种期:为避免倒春寒对春小麦的低温伤害,对
种子春化处理,适当晚播,缩短生育期; 控制花期:原秋播的一、二年生草本花卉人工春化处
理春播,当年开花。
(二)、调种引种: 不同纬度温度有明显差异,在南北方之间引种,必
后来又发现许多植物开花需要一定的日照长度,如冬小 麦、菠菜、萝卜、豌豆、天仙子等,这就是光周期现象的发 现。
1、植物光周期反应类型
不同植物开花对光周期的要 求不同,也就是反应不同,
根据植物对光周期的反应不同,可将植物分为三大类。
长日植物:在24小时昼夜周期中,日照长度必须长于一 定时数(临界日长)并经过一定天数才能成花或成花 较多的植物。如小麦、甜菜、胡萝卜、油菜、菠菜、 天仙子、芹菜、甘蓝、烟草。
长素。
重新进入幼年期。
植株不同部位的成熟度不同(如下图):
基部—幼年期、中部—中间型、顶部—成年期。
从茎基部取材插植,繁殖出的植株呈幼年特征;如从顶 端取材插植,则长出的植株呈成年期特征;从中部取材 ,长出的植株呈成年期和幼年期混合特征。
植株一旦成熟就非常稳定,除非经过有性生殖,重新进 入幼年期,否则不易转变回幼年期。
春化效应的传递:低温刺激作用能否在植物体内传导,有两 种截然相反的结果。
春化效果在不同枝条和砧木接穗间的可传导性
二年生天仙子 低温春化
低温春化接穗 未低温春化
未低温春化接穗
能够传递:30年代,麦切斯(Melchers)和兰格(Lang)将已通过春 化作用的天仙子枝条,或一片叶未,低稼温接春化到砧另木一株未低经温过春春化砧化木的枝 条上,可使后者开花。这说明在春化过程中产生某种开花刺激物, 这种物质可通过稼接传递。Melchers将这种物质命名为春化素,
须了解品种对温度的要求。
二、光周期现象
光周期(photoperiod):一天中白昼和黑夜的相 对长度。
光周期现象(photoperiodism):植物在长期适 应过程中对光周期产生一定反应的现象
光周期现象是美国的加纳(Garner)和阿拉德(Allard)发 现的。1910年,Garner和Allard在美国马里兰州,美国农业 部贝尔次维尔(Beltsville)农业试验站工作,他们发现两个 难以解释的现象,一个是烟草品种马里兰猛犸象,在夏季株 高可达3~5米,但是不开花,如果在冬季的温室里,株高不 到1米就可以开花。另一个现象是,某个大豆品种,在春季的 不同时间进行播种,但在夏季的同一时间开花,尽管不同播 种期大豆的营养体大小不同。上述现象说明植物在特定季节 开花,他们认为一定有某个环境因子在控制开花。植物主要 的环境因子有温、光、水、气、矿质营养。那么随季节变化 的主要是温度和光照长度。因此,他们检验了日照长度对烟 草开花的影响,结果发现,只有当日照短于14小时,烟草才 开花,否则就不开花。
定年龄或经过一定时 期的生长后,才能开
花,完成幼年期后即
木本植物长于草本植物 。例如:银杏转入成熟开花期,在
适宜环境中诱导开花。
大多数植物都有相当长的幼年期。特别是树木,幼年
期可达几年。 “桃三杏四梨五年,枣树当年就换钱”
有的植物根本没有幼年期。例如:花生种子中已具备 花原基。
一、幼年期特征
1、春化作用的条件
(1) 低温
低温是春化作用的 主要条件。最有效温 度是0-10℃之间,适 宜温度1-7℃。 例如:由此将小麦 分为冬性、半冬性和 春性。冬性愈强,所 需要的春化温度愈低, 需要春化天数愈长。
资料: 不同类型小麦通过春化需要的温度及天数
类型 冬性 半冬性 春性
春化温度范围(℃) 春化天数(D)
,经过一定时间的低温,冬胚的RNA周转速率加快 ,特别是mRNA,蛋白质的合成速率加快,而且有 新的mRNA和新的蛋白质产生。这说明,在低温诱 导过程,有特殊基因的表达。
三、春化作用的生理生化变化
近期研究表明,开花阻抑物基因FLOWERING
LOCUS C(FLC)可能是春化反应的关键基因。 在非春化植株的顶端分生组织中,FLC强烈表达 ,但低温处理后FLC表达水平就减弱。低温处理 时间越长,FLC表达越弱,低温抑制FLC表达, 最终使植物转向生殖生长。
天仙子成花诱导 对低温和长日照 的要求
氧气、水分和糖分
植物春化时除了需要一定时间的低温外,还需要 有充足的氧气、适量的水分和作为呼吸底物的糖 分。
植物在缺氧条件下不能完成春化;
小麦种子吸涨后可以感受低温通过春化,而干燥 种子则不能通过春化。
体内糖分耗尽的小麦胚不能感受春化;如果添加 2%的蔗糖后,则可感受低温而接受春化。
如:洋葱栽培。
Ⅰ(低温)
Ⅱ(低温)
前体
中间产物
最终产物
↓Ⅲ(高温)
分解产物(脱春化) 再春化现象:去春化的植株重返低温条件,
可再度被春化,且低温的效果可累加。
2、春化作用的时间、部位及刺激传递
(1)植物感受低温的时期有明显差异。
大多数作物的春化是在种子萌发或苗期进行。
种子春化 在种子萌发期间感受低温诱导而通过
花的发育(floral development)或称花器官的形成 。
完成幼年期生长的植物,只有在适宜的外界条件( 温度和日照)下才能开花。
幼年期、温度和日照长短是控制植物开花的三个 重要因素。
春化和光周期,它们作为信号触发植物体细胞内 的某种成花诱导所必需的生理变化。
一、春化作用
春化作用(vernalization):指低温促进植物开花的 作用。
表 1-1 常春藤幼年与成年特征 幼年
成年
3-5 裂掌状叶 互生叶 幼叶和茎有花色苷 茎被短柔毛 攀缓和斜生生长习性 茎无限生长、顶端无花蕾 无花
全缘、卵园形叶 旋生叶 无花色苷 茎光滑 直立习性 有限生长、顶端有花蕾 有花
幼年期转变为成年期,植
幼年期生理特征:
株不同部位的成熟度不一 样。
生长快、呼吸强、核酸代谢和蛋白质c只.植有合株经成一过快旦有成性,熟生含非殖常较,稳才多定能生,
日中性植物:可在任何日照条件下开花的植物,如番茄 、黄瓜、茄子、辣椒、菜豆、棉花、君子兰、凤仙花 、蒲公英。
短日植物:在24小时昼夜周期中,日照长度必须短于 一定时数并经过一定天数才能成花或成花较多的植物 。如大豆、菊花、水稻、玉米、高粱、烟草、苍耳、
春化效果在不同枝条和砧木接穗间的不可传导性
菊花 低温春化
低温春化接 穗
未低温春化
未低温春化接穗
不能传递:将已经通过春化作用的菊花与未
春化的植株稼接,未春化植株不开花;如果
苍耳嫁接实验
将未春化的萝卜顶芽稼接到经过春化的萝卜
பைடு நூலகம்
植株上,由该顶芽长出的枝条梢不开花;这
说明在一些植物中,低温诱导产生的开花效
0-3
40-45
3-6
10-15
8-15
5-8
春化作用的效果可以积累, 即在植物没有完成一定时间 的低温处理前,若遇不适宜 的低温条件,植物的春化效 果还在,并没有消失,当温 度再回到适宜的春化低温时 ,植物的春化作用可继续进 行,不必从头开始。
植物经过低温春化的时间愈 长,解除春化愈困难。
许多植物在感受低温后,还 需经长日照诱导才能开花。
光照
一般在春化之前,充足的光照可以促进二年生和 多年生植物通过春化;
短日春化现象):冬性禾谷类品种中,短日照处理 可以部分或全部代替春化处理的现象;
大多数植物在春化之后,还需在长日条件下才能 开花。
菊花则是需春化的短日植物。
(2)脱春化 Devernalization
在春化过程完成之前将植物移到较高温度下, 低温的效果被消除,这一现象被称为脱春化或解除 春化。脱春化的温度一般是25~40℃。
二、提早成熟
植株处于幼年期不能开花,所以要设法加速生长, 迅速通过幼年期,或者设法减慢生长以提早开花。 例如:★长日加速生长缩短幼年期。 ★树的大小决定幼年期长短。 ★减慢生长可缩短幼年期。 ★赤霉素在幼年期转变为成年期中起作用, 外加GA可延长幼年期。 ★靠近地面的根对维持幼年期很重要。
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