第十一章：植物的生殖生理

1、华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室第十一章第十一章 植物的生殖生理植物的生殖生理华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室第一节第一节 幼年期幼年期 幼年期是植物的早期生长的幼年期是植物的早期生长的阶段。在此期间，任何处理阶段。在此期间，任何处理都不能诱导开花都不能诱导开花一、幼年期的特征一、幼年期的特征 特征比较见表特征比较见表。华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植

2、物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室 由于植株从由于植株从幼年期转变幼年期转变为成年期是为成年期是由茎基向顶由茎基向顶端转变端转变,所以所以植株不同部植株不同部位的成熟度位的成熟度不一样不一样华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室二、提早成熟二、提早成熟 可以通过加速生长和减慢生长可以通过加速生长和减慢生长速度，迅速通过幼年期，提早速度，迅速通过幼年期，提早开花。开花。 内源赤霉素在幼年期转变为成内源赤霉素在幼年期转变为成年期过程中起作

3、用。年期过程中起作用。华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室第二节第二节 春化作春化作用用一、春化作用的条件一、春化作用的条件 春化作用春化作用：低温诱导植物开花的过程。：低温诱导植物开花的过程。 主要是一些二年生植物和一些冬性一年主要是一些二年生植物和一些冬性一年生植物。生植物。 脱春化作用脱春化作用华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室二、春化作用的时间、部位和刺激传导二、春化作用的时间、部位和刺激传导 时间：不同植物不同。时间：不同植物不同。 部位：茎尖端生长点。部位：茎尖

4、端生长点。 传导：可传导。传导：可传导。三、春化作用的生理、生化变化三、春化作用的生理、生化变化 谭克辉认为：前期糖类氧化和能量代谢的谭克辉认为：前期糖类氧化和能量代谢的旺盛时期、中期核酸代谢的关键时期、中旺盛时期、中期核酸代谢的关键时期、中后期蛋白质起主要作用。后期蛋白质起主要作用。 低温可改变基因表达，导致低温可改变基因表达，导致dna去甲基去甲基化而开花。化而开花。 内源赤霉素增多。内源赤霉素增多。华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室第三节第三节 光周期光周期 光周期与光周期现象：光周期与光周期现象： 在一天中，白天和黑夜的相对

5、长在一天中，白天和黑夜的相对长度叫度叫光周期光周期(photoperiod)。植物。植物对光周期的反应叫对光周期的反应叫光周期现象光周期现象(photoperiodism)。 美国科学家美国科学家garner、allard发现发现。华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室一、光周期反应类型一、光周期反应类型 长日植物长日植物：天仙子：天仙子14h 短日植物短日植物：美洲烟草：美洲烟草12h、苍耳、苍耳15.5h 日中性植物日中性植物：黄瓜、番茄等：黄瓜、番茄等 长短日植物长短日植物：大叶落地生根、芦荟大叶落地生根、芦荟 短长日植物短长日植

6、物：风铃草、白三叶草：风铃草、白三叶草 湖 北 光 周 期 敏 感 核 不 育 水 稻湖 北 光 周 期 敏 感 核 不 育 水 稻（hbgmr）：两个光周期反应分别：两个光周期反应分别影响幼穗分化和雄性不育影响幼穗分化和雄性不育华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室二、临界日长（二、临界日长（critical daylength） 临界日长：指昼夜周期中诱导短日植物临界日长：指昼夜周期中诱导短日植物开花所必需的最长日照或诱导长日植物开花所必需的最长日照或诱导长日植物开花所必需的最短日照。开花所必需的最短日照。 临界暗期：昼夜周期中短日

7、植物能够开临界暗期：昼夜周期中短日植物能够开花所必需的最短暗期长度，或长日植物花所必需的最短暗期长度，或长日植物能够开花所必需的最长暗期长度。能够开花所必需的最长暗期长度。大豆大豆天仙子天仙子日长日长164h，暗期，暗期420h12h日长，日长，12h暗期不开花暗期不开花暗期暗期10h 有花芽有花芽暗期暗期1314h最多最多6h日长，日长，6h暗期开花暗期开花华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室三、光周期刺激的感受和传导三、光周期刺激的感受和传导 部位：叶片部位：叶片 传导：可传导传导：可传导 韧皮部韧皮部华南农业大学植物生理教研室华

8、南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室四、光周期诱导四、光周期诱导 光周期诱导光周期诱导：植物只需要一：植物只需要一定时间适宜的光周期处理，定时间适宜的光周期处理，以后即使处于不适宜的光周以后即使处于不适宜的光周期下，仍然可以长期保持刺期下，仍然可以长期保持刺激的效果，这种现象称为光激的效果，这种现象称为光周期诱导。周期诱导。华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研

9、室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室五、光对暗期中断五、光对暗期中断 见下图：见下图：华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室六、植物生长调节剂的应用

10、六、植物生长调节剂的应用 赤霉素赤霉素 生长素生长素 多胺多胺 乙烯和乙烯利乙烯和乙烯利华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室七、春化和光周期理论在农业七、春化和光周期理论在农业上的应用上的应用 （一）春化处理（一）春化处理（二）控制开花（二）控制开花（三）引种（三）引种华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室花发育分为花发育分为3阶段：阶段： 成花决定（成花诱导）成花决定（成花诱导） 形成花原基形成花原基 花器官的形成及其发育花器官的形成及其发育第四节第四节 花器官形成与开花花器

11、官形成与开花华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室一、花器官原基的形成一、花器官原基的形成 被子植物的花从外到内分别由被子植物的花从外到内分别由5轮结轮结构组成：构组成：1：萼片；：萼片；2：花瓣；：花瓣；3：雄：雄蕊；蕊；4：心皮；：心皮；5：胚珠：胚珠 同源异形（同源异形（hoemosis)是指分生组织是指分生组织系列产物中一类成员转变为该系列系列产物中一类成员转变为该系列中形态或性质不同的另一类成员。中形态或性质不同的另一类成员。 abc模型模型华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生

12、理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室 abc模型修正，形成了模型修正，形成了“abcde”模型：模型：要点是：要点是：a类基因控制第类基因控制第1、2轮的发育；轮的发育；b类基因控制第类基因控制第2、3轮的发育；轮的发育；c类基因类基因控制第控制第3、4、5轮的发育；轮的发育；d类基因控制类基因控制第第5轮的发育；轮的发育；e类基因控制除第类基因控制除第1轮以外轮以外其他其他4轮的发育。轮的发育。d突变体缺乏胚珠，突变体缺乏胚珠，

13、e突变体的全部花器官发育成萼片。突变体的全部花器官发育成萼片。华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室一、成花诱导的多分子途径一、成花诱导的多分子途径1、光周期途径、光周期途径2、自主、自主/春化途径春化途径3、糖类（或蔗糖）途径、糖类（或蔗糖）途径4、赤霉素途径、赤霉素途径华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室三、花生长发育所需的条件三、花生长发育所需的条件（一）气象条件（一）气象条件

14、 光（光（hbgmr）、温度）、温度（二）栽培条件（二）栽培条件 水分、肥料、密度水分、肥料、密度（三）生理条件（三）生理条件 营养、生长调节营养、生长调节剂剂华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室四、植物性别的分化四、植物性别的分化（一）雌雄个体的代谢差异（一）雌雄个体的代谢差异（二）外界条件对植物性别形（二）外界条件对植物性别形成的影响成的影响 光周期、营养条件、激素光周期、营养条件、激素华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室第五节第五节 受精生理受精生理一、花粉寿命和贮存一

15、、花粉寿命和贮存（一）湿度（一）湿度 30%40%（二）温度（二）温度 15度度（三）二氧化碳和氧气（三）二氧化碳和氧气（四）光线（四）光线华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室二、柱头的生活能力二、柱头的生活能力三、外界条件对授粉的影响三、外界条件对授粉的影响（一）温度（一）温度（二）湿度（二）湿度（三）风（三）风 华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室四、花粉萌发和花粉管伸长四、花粉萌发和花粉管伸长（一）花粉在柱头上萌发（一）花粉在柱头上萌发（二）花粉管在花柱中生长（二）花粉

16、管在花柱中生长酶酶群体效应群体效应华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室a：花粉管通过顶端延伸生长图解。胼胝质栓使细胞：花粉管通过顶端延伸生长图解。胼胝质栓使细胞质集中到正在伸长的顶端；质集中到正在伸长的顶端；b：花粉管通过花柱生长的荧光显微照片。苯胺篮染：花粉管通过花柱生长的荧光显微照片。苯胺篮染色清晰显示了有规则分布的胼胝质栓色清晰显示了有规则分布的胼胝质栓华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室五、受精后雌蕊的代谢变化五、受精后雌蕊的代谢变化 糖类和蛋白质代谢加强、呼糖类和蛋

17、白质代谢加强、呼吸作用加强吸作用加强 吸收水肥能力加强吸收水肥能力加强 生长素生长素 华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室六、自交不亲和性六、自交不亲和性普遍现象普遍现象自交不亲和性可分为：自交不亲和性可分为：配 子 体 型 不 亲 和 性 （配 子 体 型 不 亲 和 性 （ gametophytic self-incompatibility，gsi）：不亲和发生在花粉中，）：不亲和发生在花粉中，花粉管进入花柱后中途停止生长、破裂，与雌花粉管进入花柱后中途停止生长、破裂，与雌蕊的蕊的s核酸酶有关核酸酶有关孢 子 体 型 不 亲 和

18、性 （孢 子 体 型 不 亲 和 性 （ s p o r o p h y t i c s e l f -incompatibility，ssi）：不亲和表现在花粉和）：不亲和表现在花粉和雌蕊相互作用，阻碍花粉水合作用或不能形成雌蕊相互作用，阻碍花粉水合作用或不能形成花粉管。与雌蕊的类受体蛋白激酶有关。花粉管。与雌蕊的类受体蛋白激酶有关。华南农业大学植物生理教研室华南农业大学植物生理教研室植物的生殖生理植物的生殖生理植物生理学教研室 芸苔科柱头乳突细胞与不亲和花粉之间的接触区示意图芸苔科柱头乳突细胞与不亲和花粉之间的接触区示意图 图中显示了一些可能参与其相互作用的蛋白质。图中显示了一些可能参与其相互作用的蛋白质。s位点受体激酶位点受体激酶（spk）可以结合花粉配体，在某些情况下，与）可以结合花粉配体，在某些情况下，与s位点糖蛋白位点糖蛋白（slg）的相互作用