植物器官脱落机理探究

1、 花儿为什么会落 摘要：对植物的器官脱落机制从生物化学和物理角度进行探究，其中包括植物体内生物酶与植物激素对器官脱落的调节作用以及对花朵掉落过程的力学分析，并就如何减少不必要的花果脱落进行了探究。 关键词：器官脱落；植物激素；力学分析植物的器官脱落(organ abscission)是植物适应环境保存自身和保证后代繁殖的一种生物学现象。脱落包括离层细胞分离和分离面保护组织的形成两个过程，这是植物自我调节的一种手段。【1】在干旱雨涝营养失调情况下，叶片花和幼果也会提早脱落，这是植物对外界环境的一种适应。然而，过量或非适时的脱落，往往给农业生产带来严重的损失。探究花儿衰落的原因以及如何减少花果脱落

2、，是生产上需要解决的问题。1 环境因素对花朵脱落的影响1.1 温度 温度过高和过低都会加速器官（花朵）脱落。随着温度升高，生化反应加快，温度与脱落的关系Q10约等于2，这是直接的影响。此外，高温也会引起水分亏缺促使叶片脱落，这是间接的影响。1.2 水分 植物通常在干旱时落花落叶，以减少水分的蒸腾损失，否则会萎蔫死亡。所以，脱落是植物对水分胁迫的重要保护反应。干旱时，吲哚乙酸氧化酶活性增强，可扩散的生长素相应减少，细胞分裂素含量下降，乙烯和脱落酸增多，所有这些变化都促进器官的脱落。1.3 光照 通常情况下，光照充足时，器官（花朵）不易脱落；光照不足时，器官（花朵）容易脱落。光照过弱，不仅使光合速

3、率降低，形成的光合产物少，而且会阻碍光合产物运送到叶片和花果，导致脱落。凡是糖类含量高时的花果和叶片，不易脱落；而糖类含量低的，则容易脱落。这是长久以来园艺学家观察到的。【2】2 脱落时的生理变化和相关生物酶的作用2.1.1 脱落时的生理变化 在脱落过程中，植物的离层细胞会发生变化，高尔基体和小泡发生变化。小泡聚集在质膜，释放出酶到细胞壁和中胶层，最后细胞壁和中胶层分解并膨大，使细胞分离，成为离层；促使细胞壁物质的合成和沉积，保护分离的断面，形成保护层。在脱落发生之前，植物相关器官内的植物激素含量发生变化，在激素信号的作用下，离层内合成RNA，翻译成蛋白质（酶）。其中较为重要的是纤维素酶和果胶

4、酶。2.1.2 植物衰老及器官脱落的两种理论2.1.2.1 营养亏缺理论 花朵是植物的生殖器官，垄断了植株营养的分配，聚集了营养器官的养料，引起植物营养体的衰老。故而植物体发生衰老，并脱落器官。2.1.2.2 植物激素调控理论植物开花时，根系合成的细胞分裂素运到花朵，促使花朵蛋白质合成，推迟花朵脱落。但是植株结果时，一方面根系合成的细胞分裂素数量减少，花朵得不到足够的细胞分裂素；另一方面，果实内细胞分裂素含量增大，成为植株代谢旺盛的生长中心，促使花朵的养料运向果实。这就是花朵脱落的原因。2.2 相关生物酶的作用2.2.1 纤维素酶 纤维素酶定位在离层，主要作用于离层中的纤维素，促使折断力下降，

5、器官（花朵）脱落。乙烯和ABA可促进该酶活性。2.2.2 果胶酶 果胶是中胶层的主要成分，基本上是多聚半路糖醛酸。脱落期间细胞壁丧失的糖类（占总量4%）主要是可溶性果胶。乙烯能促进果胶酶活性，也能促进脱落。3 脱落与植物激素 3.1 生长素 根据Addicott 等的“生长素梯度”学说，决定脱落的不是生长素绝对含量，而是相对浓度，即离层两侧生长素浓度梯度起着调节脱落的作用。当远基端浓度高于近基端时，花朵不脱落；当两端浓度差异小或不存在时，花朵脱落；当远基端浓度低于近基端时，加速脱落。3.2 脱落酸 脱落酸能促进分解细胞壁的酶的分泌，也能抑制叶柄内生长素的传导，所以促进器官（花朵）脱落。短日照有

6、利于脱落酸的合成，这正是说明短日照成为叶片脱落的环境信号的原因。3.3 乙烯 乙烯促进脱落的机理，可能有两方面的作用：1）诱导离层内果胶酶和纤维素酶的合成，增加膜透性；2）促使生长素钝化和抑制生长素向离层输导，使离层生长素含量减少。3.4 赤霉素和细胞分裂素的间接影响。4 花朵脱落过程中的力学分析 4.1 近似结构力学分析 将花朵和花杆间组成的构件视为杆件结构。又因为本结构内全部支座反力和内力不能由静力平衡条件唯一确定，必须补充变形协调条件才能完全确定，故本结构为超静定结构。花杆可视为花朵的弹性支座（花杆主要约束花朵的上下位移，同时其本身又要产生一定的水平位移，其约束力和位移有关）。当快要凋亡

7、的花朵在风力重力等外力作用下与花杆间的相互荷载超过整个杆件结构的极限荷载时，花朵便会落下。4.2 近似弹塑性力学分析 当结构的外载荷逐渐增加时，花朵与其支撑杆的结构将有弹性状态进入弹塑性状态，最后进入极限状态，此时结构在极限荷载的作用下，变形将无限制地增长直至结构丧失承载能力。宏观上的表现为：花朵与花杆的整体结构在外力作用下，结构的应力超过其许用应力，造成结构组成部分的分离。4.3 分子间作用力的变化 在脱落过程中，物质的分解水分的减少导致离层内分子间的氢键作用色散力和偶极之间作用力变弱，宏观上在离层两侧的彼此约束力减弱，花朵易于落下。5 关于减少植物落花落果的建议5.1 改善营养条件，使花果

8、得到足够的光合产物。可以增加水肥供应，使形成较多光合产物，供花果发育的需要；5.2 适当修剪，甚至抑制营养枝的生长，使养分集中供应花朵果枝的发育；5.3 应用植物生长调节剂，如PP333和B9等可以控制营养枝生长，促进花芽分化；赤霉素萘乙酸2,4D和2,4,5T等可防止落花落果，增加座果率；5.4 为保证年年平衡高产和保证品质，对于部分长势不好的花果，可用萘乙酸和萘乙酰胺进行合理的疏花疏果，从而保证长势好的花果的生长。5.5 在花果生长过程中，应注意使其少受极端天气的影响。如台风天气，易对花果生长造成严重影响。 参 考 文 献1.Plant Physiology by F.B.Salisburg and C.Ross Wadsworth Publishing Company,19692.植物生理学 2012年第四版 潘瑞炽主编 高等教育出版社3.结构力学 2011年第一版 赵延林边