植物衰老脱落和休眠

1、关于植物的衰老脱落与休眠第一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月一.植物衰老的概念、类型与意义1.概念：植物的器官或整体的生命功能衰退，最终导致自然死亡的一系列恶化过程。 2.衰老的类型 （1）整体衰老:如一次结实植物的衰老。（2）地上部分衰老:多年生宿根植物的衰老。（3）脱落衰老:由于气象因子的胁迫导致叶片季节性衰老脱落。（4）渐进衰老:多年生植物的整体衰老。 第一节 植物的衰老第三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月整体衰老-竹子开花第五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月3.衰老

2、的意义是任何物种在个体水平上的新陈代谢，物种在代谢中进化，在代谢中更新和发展。是物种在长期的系统发育中所形成的对于不良环境的生理适应。有利于保存和延续种族的发展。二.衰老的形态特征：黄化;生长减缓;先端萎缩。第六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.物质代谢失衡 特点:多种物质合成代谢，分解代谢3.细胞膜结构异常 4.细胞器异常甚至解体 三、植物衰老的生理生化特征(衰老时的生理生化变化)1.激素代谢失常 促长类激素合成减缓,抑制类激素合成加强，造成生长速度下降乃至停止。第七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月5.呼吸失常 速率失常,先

3、升后降或失去稳态，或出现类似呼吸高峰的特征;呼吸商变化,呼吸基质由糖转变为氨基酸;氧化磷酸化解偶联 ,P/O比下降，产生ATP减少。6.光合速率下降 叶绿素含量及a/b比值下降,叶绿体外膜消失，类囊体膜解体。7.植株抗逆性整体下降。第九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月三.植物衰老机理(一)营养与衰老 认为是生殖器官的出现使养分亏缺导致衰老。依据:一次结实植物开花后死亡;不断摘除生殖器官可延缓衰老。问题:即使为植物补充充分的营养或不断摘除花果,但只能延缓衰老, 并不能阻止衰老；雌雄异株植物的雄株不结实,但并不能避免衰老.说明：衰老是有着特定属性的生命过程的一个必然阶段，是由基因决定的本

4、质属性之一。 因此任何物种都有不同的寿命范畴。第十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(二)核酸与衰老 认为是核酸的结构出错或含量不足引发衰老。1.差误理论 认为复制.转录.翻译过程中的错误导致蛋白质的一级结构或高级结构出现错误,无功能蛋白的积累导致衰老。2.核酸降解 核酸的分解大于合成，使核酸含量下降。第十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(三)自由基与衰老 认为自由基对生物大分子结构的破坏是造成衰老的主要原因。1.自由基的概念：指具有不配对电子的原子、原子团、分子或离子。生物自由基：是通过生物自身代谢产生的一类自由基，分为氧自由基和非氧自由基。第十二张，PPT共五十六页，创

5、作于2022年6月无机氧自由基: O2和OH 、 HOO (氢过氧自由基).有机氧自由基:RO(脂氧自由基)和ROO(脂过氧自由基).氧自由基非氧自由基: CH3 ，蛋白质自由基活性氧：H2O2、 1O2(单线态氧) 不是自由基，但有类似自由基 的作用。第十三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.自由基的特点:极不稳定,寿命极短,只能瞬时存在;化学性质极活泼，有极强的氧化还原能力，容易导致被攻击物结构的破坏;具有连锁反应特性，反应一经启动，便会不断进行下去，不断引发新的自由基产生，直至被清除或自由基之间碰撞结合而猝灭。因此,认为生物体自由基产生和清除的失衡，自由基对生物大分子的破坏是衰

6、老的主要原因。第十四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月3.生物体内自由基的产生:细胞壁和所有细胞器都可以产生自由基。叶绿体：NADP+不足时，以O2为电子受体，产O2, 激发态叶绿素将能量传给分子氧，形成 1 O2。线粒体：O2还原成H2O时，单电子还原产生O2和OH 、H2O2和活性氧。第十五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月O2 在 发生歧化反应时也会生成1O2和H2O2 自发歧化或酶促歧化2 O2 + 2H+1 O2+H2O2其它： 高能辐射、光分解、H2O2 的歧化反应；共价键的断裂等。第十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月4.自由基对生物大分子的伤害造成生物

7、大分子的氧化或还原;通过加成反应破坏大分子结构;通过夺氢反应,使生物大分子转化成大分子自由基,如脂性自由基,蛋白质自由基,核糖自由基（夺H）;第十七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 加成反应 夺氢反应第十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 ROO自动转化为膜脂过氧化物，并降解成MDA，破坏膜结构; MDA使蛋白质发生分子内交联或分子间交联, 其结构被破坏,导致功能丧失。(P245)第十九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第二十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(四)内源激素与衰老 认为两类激素的产生失衡是植物衰老的主要原 因。ETH和ABA是引发衰老的激素，

8、 ETH可增加膜的透性，引起呼吸加强；并可改变呼吸途径,使抗氰呼吸加强，消耗呼吸基质增多,但产生ATP减少；还可以加速活性氧的产生; 有人认为植物体内存在着死亡激素，如JA和MJ 就有明显的促进衰老的作用。第二十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月四.植物衰老的调节(一)生境条件对衰老的调控1.温度 高温和低温伤害都可引发自由基产生,引发衰老，高温的作用更明显;2.光照 光下延迟衰老,黑暗启动衰老。长日照促进GA合成，延缓衰老；短日照促进;3.气体成分 O2含量高引发衰老，CO2抑制衰老;4.水分 不适的水分条件引发衰老;5.矿质营养 N、Ca2+ 、Ag+、Ni2+等延缓衰老。第二十

9、二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月（二）植物自身对衰老的调节1.激素调节 促长类激素可拮抗衰老激素 2.自身防护非酶促防护体系:通过抗氧化物清除自由基.如: Cytf 和PC可夺取O2上的不配对电子,形成O2 。 Vc可提供H,使O2形成H2O2. 硒可防止-SH的过氧化,保持蛋白质的活性; 锌可代替O2接受电子，阻止自由基的产生，并可稳定膜结构; 胡萝卜素可接受1O2的能量，使之猝灭。第二十三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月酶促防护体系:SOD:超氧化物歧化酶: SOD 2 O2 + 2H+ O2+H2O2POD:过氧化物酶,利用H2O2作为电子受体使有机物脱氢氧化，在此

10、过程中H2O2被分解。 POD AH2+H2O2A+2H2OCAT:过氧化氢酶,直接分解H2O2. CAT H2O2 +H2O2O2+2H2O第二十四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(三)人类对衰老的基因调控 认为生物体内存在着衰老基因 ,该基因的启动可启动衰老，因此认为应用基因工程可对衰老过程进行调控。 实例1.美国的萨托(Sato,1989 )已获得抗衰老的转基因番茄： 首先获得ACC合成酶的反义 RNA，将之导入番茄，使乙烯生成量下降99.8%, 推迟了衰老与成熟。反义RNA:一种有调控作用的RNA ,指与mRNA互补的RNA分子，阻止其翻译。第二十五张，PPT共五十六页，创作

11、于2022年6月第二节 器官的脱落一.概念：植物器官自然脱离母体的现象.正常脱落胁迫脱落生理脱落第二十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月正常脱落：衰老或成熟引起的脱落。如叶片和花朵的衰老脱落，果实和种子的成熟脱落；胁迫脱落：环境胁迫引起的脱落。（高温、低温、干旱、水涝、盐渍和病虫等）；生理脱落：植物本身生理活动不协调而引起的脱落，比如营养生长与生殖生长的竞争，源与库不协调等，均能引起生理脱落。第二十七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月二.脱落机理1.离层与脱落:离层的出现是器官脱落的结构基础。离区:叶柄基部脱落时与植株脱离之处。离区细胞特点:体积小，排列紧密而整齐，有浓稠的原

12、生质和较多的淀粉粒，核大而突出.第二十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月Stem tissuesCell of abscission zone第二十九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月决大多数植物在离层形成之后叶片才脱落，但也有例外。有些植物不产生离层，也脱落，如禾谷类植物叶片 或植物的花瓣。不产生离层叶片也不脱落，如烟草。所以离层的形成并不是脱落的唯一原因。第三十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.激素与脱落生长素含量学说: 认为IAA不足是脱落原因。生长素梯度学说:认为离层两侧的IAA浓度差控制脱落。远轴端/近轴端比值高-不落;远轴端/近轴端比值低-脱落；IAA

13、 促进脱落IAA 防止脱落离区激素平衡学说 认为两类激素的平衡关系控制脱落。ETH 、ABA促进脱落; IAA、GA、CTK抑制脱落。 IAA/ABA的比值控制着离层是否能够形成。第三十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月3.营养与脱落矿质元素: 缺乏N、Zn、Ca等导致脱落。糖供应不足更容易导致生殖器官脱落。第三十二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月4.外界环境与脱落 光照：光照不足，器官容易脱落。因光照过弱，不仅使光合速率降低，形成的光合产物少，光直接影响碳水化合物的积累与运输，所以光线不足，叶、花、果因营养缺乏而脱落。日照长度对衰老和脱落也有影响，短日照促进衰老和落叶而长

14、日照延迟衰老和落叶。第三十三张，PPT共五十六页，创作于2022年6月水分： 过高或过低均可导致激素失衡而脱落。干旱:使树木落叶，干旱促使衰老和脱落，是因为干旱引起内源激素的变化，1AA氧化酶活性增加，可扩散的1AA减少；CTK下降；ETH增加；ABA大增。淹水条件也造成叶、花、果的大量脱落，其原因是淹水使土壤中氧分压降低，并产生逆境乙烯。温度： 高温使消耗增大,低温使酶活性下降.第三十四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 O2 棉花外植体脱落与氧关系时，得到双S曲线，当氧浓度增至10时，器官脱落率急剧增加，1020氧浓度时，脱落率曲线平稳，2530氧浓度时，脱落率又剧增，氧浓度达到3

15、0以上，脱落率不再增加，高浓度氧增加脱落的原因可能是由于乙烯的生成。10203040506070809050100O2浓度%脱落%第三十五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第三节 植物的休眠休眠:在不良环境和季节来临之前,植物整体或某些器官代谢缓慢，甚至完全停止生长的现象。一.休眠器官、类型和阶段1.休眠器官： 种子休眠：一、二年生植物。芽休眠：多年生落叶树以休眠芽过冬。变态地下器官休眠：而多种二年生或多年生草本植物则以休眠的根系等度过不良环境。 第三十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月块根（红薯）鳞茎（洋葱）块茎（马铃薯）球茎（荸荠）第三十七张，PPT共五十六页，创作于20

16、22年6月2.休眠类型：（1）真正休眠(绝对休眠,生理休眠)：内因性休眠。未完成时, 再适宜的生长条件也不萌发（种子、休眠芽、贮藏器官）。（2）强迫休眠(相对休眠)：外因性休眠。条件适宜时就萌发。第三十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月3.休眠的阶段： 前休眠: 深休眠的准备阶段。特点:代谢减弱，养分回流，临时性器官脱落。诱导休眠当在此期采取措施。 深休眠: 完全进入休眠状态，代谢活动降至最低，对环境变化极不敏感,抗逆性最强，此时采取打破休眠的措施基本无效。 后休眠: 是休眠期向生长期的过渡。北方多数越冬植物此期属于强迫休眠。打破休眠可在此期采取措施。第三十九张，PPT共五十六页，创

17、作于2022年6月二.诱导与解除休眠的气象因子(一)光照的影响 光照长度和光质均影响休眠.1.光照长度与休眠 光照长度对休眠的影响: 冬眠植物：短日照诱导休眠,长日照解除休眠。夏眠植物: 长日照诱导休眠, 短日照解除休眠。如：水仙、仙客来、百合、郁金香第四十张，PPT共五十六页，创作于2022年6月水仙仙客来百合郁金香第四十一张，PPT共五十六页，创作于2022年6月 橡胶草在干旱的夏季休眠第四十二张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.光质对休眠的影响: 暗间断处理，红光抑制休眠，远红光促进休眠。说明光敏素参与休眠过程的控制。3.光照感受部位:叶片,顶端分生组织。第四十三张，PPT共五

18、十六页，创作于2022年6月4.光照影响休眠的机理：与内源激素合成有关。冬眠植物:短日照ABA合成GA/ABA 休眠 长日照GA合成 GA/ABA 解除休眠夏休眠的机理不详第四十四张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(二)温度与休眠 1.休眠期的低温需要量:植物在冬眠期对低温有质和量的要求。 质:07.2 为有效低温。 量:完成冬眠所需要的最低低温时数。 北方植物南方植物不能满足植物休眠的低温需要量，延长休眠。在07.2 范围内,较低温度可以减少低温时数。第四十五张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2.休眠期的高温延长在低温需要量没有满足的情况下，如果出现20 以上高温，不但不能打

19、破休眠，反而会使休眠期延长，高温出现次数越多，休眠期就越长。3.被迫休眠的解除与温度的关系 在满足低温需要量后，提高温度可解除休眠。第四十六张，PPT共五十六页，创作于2022年6月第四十七张，PPT共五十六页，创作于2022年6月(三)环境因子与休眠 一个环境因子对休眠的影响, 往往需要以另一条件为保障。 如短日照是休眠的主导因子,但只有在2127 下，短日照的效应才明显。1521下，作用就不明显。 水分及N肥缺乏也可引发休眠。 水肥充足时，首先是温度制约，在一定温度范围内光照控制休眠。第四十八张，PPT共五十六页，创作于2022年6月三、 休眠的生理生化变化(自学) 形态结构上：生长停止，芽鳞形成，但花芽继续分化。生理生化上：1 .呼吸：整个休眠期，呼吸速率是倒置的单峰曲线。认为芽鳞形成限制了芽对氧气的利用是休眠的原因之一；缺氧达到一定程度时，无氧呼吸的产物乙醇、乙醛等又能打破休眠。即: 缺氧程度低，促进休眠； 严重缺氧,利于解除休眠。第四十九张，PPT共五十六页，创作于2022年6月2. 贮藏物质的变化糖类:总糖和淀粉互相消长：初期总糖降低，淀粉增加，之后相反。脂类:逐渐增加，至深休眠时达到最