植物生理学-植物生长2课件

1、第七章 植物的生长基本内容1、 生长和分化2、 种子的萌发 3、 环境条件对生长的影响 4、 光的形态建成5 、植物生长的相关性6 、 植物生长的周期性 植物的生长过程，是体内各个生理活动协调进行的综合表现。只有在各种环境条件的适宜配合下，各生理代谢过程才能协调进行, 植物才能健壮生长，结出丰硕的果实。 影响植物生长的主要环境条件: 光 温度 水肥等。3. 植物生长与环境 一、温度： 1、对植物生长的影响有三基点；2、通过影响光合、呼吸、蒸腾、有机物运输、根对水肥吸收影响生长；3、在生长温度范围内，随温度升高生长加快。植物生长最快的温度称生长最适温度；生最健壮的温度称生长协调最适温度；4、存在

2、温周期现象：植物季节或昼夜温度变化对植物生长的影响；5、昼夜温度变化对植物生长有利，因为，只有绿色器官进行光合，而所有细胞都进行呼吸，所以白天温度高，而夜温低，有利于减少呼吸消耗，增加物质积累。同时较低的夜温促进根系合成CTK 。光照直接影响间接影响种子萌发、细胞分化、细胞生长、形态建成、光周期、开花诱导光合作用、叶绿体发育、叶绿素合成、气孔运动、蒸腾作用、吸收水分和矿质元素、有机物质运输、调节酶的活性、调节植物内源 激素水平等影响其它环境条件进而影响生长二、光照：对植物的影响表现在两个方面： 3.植物形态建成不可缺少。影响植物光的形态建成（依赖光调节和控制植物生长、分化和发育的过程，是低能过

3、程，光在此作为信号而不是能量，通过光敏素起作用）。表现在：黄化苗的转绿。植物若较长时间处在黑暗中，生长会呈黄化状态，表现出茎叶淡黄、茎秆柔嫩细长、叶小鳞片状等。若给黄化植株照光，就能使茎叶逐渐转绿，植株健壮。蓝光：阻止黄化现象的发生，红光：促进黄化植物正常化，远红光：逆转红光的作用，紫外光：抑制细胞伸长。 黑暗下秧苗：鲜重高，干重低；茎柔、叶小、色淡、机械组织不发达。因无光照，无叶绿素，因此不能制造光合产物，还要分解原来体内存在的有机物。光下的秧苗：光合作用强，制造的有机物多，干重高，鲜重小。叶大而厚、深绿色、机械组织发达。 *有两组秧苗，一组放在光下，一组放在黑暗中，问这两组秧苗在干重、鲜重

4、和形态上有什么不同？三、水分：水是细胞分裂、伸长及植物生长动力，各代谢的必需条件；缺水会使代谢分解加强而合成下降；缺水光合受阻、有机物运输受阻；水分过多，根的通气条件不良，生长差，易造成倒伏、落花落果。水充足延长伸生长期，缺水分化期提前，促进衰老。 以小麦为例讨论水分在植物一生中的作用 主要表现在对种子萌发、植物生长及形态建成、授粉受精及开花结实、休眠等方面影响。1.水分在种子萌发中的作用：吸水是种子萌发的首要条件。如小麦要吸足它重量50%以上的水分才可萌发。 2.水分在植物生长及形态建成中的作用：水分是植物细胞扩张生长的动力。充足的水分使细胞产生膨胀压力；如果水分不足，扩张生长受阻，植物生长

5、慢，使植株矮小。如小麦，在拔节和抽穗期间，主要靠各节间细胞的扩张生长来增加植株高度，如果严重缺水，不仅植株生长矮小，而且有可能抽不出穗子，导致严重减产。 4.水分在授粉受精及开花结实中的作用：水分对花的形成过程是十分必要的，雌雄蕊分化期和花粉母细胞、胚囊母细胞减数分裂期，对水分特别敏感。如果水分缺乏或高温干旱，易引起“晒花”，幼穗分化延迟，易引起颖花退化。如小麦，引起花粉畸形，胚囊发育不完全而形成不孕小花，空粒增加。而花期遇雨，则会形成灌花，雨水将雌蕊柱头上分泌物（柱头液）冲掉，花粉大量吸水破裂，授粉不能正常进行。如果作物生长后期阴雨连绵，气温低，光照差，影响光合，有机物形成少，造成秕粒。因此

6、只有充足而适当的水分才能使植物正常生长和发育，达到高产、稳产。 5. 水分在植物休眠中的作用：休眠是植物经过长期进化而获得的一种对环境条件及季节性变化的生物学适应性。小麦成熟过程中，含水量逐渐减少，束缚水/自由水之比增加，原生质状态由溶胶变为凝胶，使种子处于强迫休眠之中。如果小麦成熟期间遇雨，持续时间稍长，便会造成“穗发芽”。因而风干种子安全贮藏必须在安全水以下。秋雨过多时，多年生树木不能及时停止生长和进入休眠，影响越冬性（易受冻害和旱害）。 六、植物间的相互作用：相生：植株间相互促进，相互利用相克：某种植物排出的物质直接或间接地阻碍他种植物的生长发育并使之从生活环境中脱离的现象。研究植物相生

7、相克、生化他感及其在耕作制度中的应用；调控作物栽培环境从而达到优质高产的理论与技术。六、植物间的相互作用：一种植物分泌出特殊物质可抑制或排斥另一种植物。故可利用这种相克， 通过轮作的方法，可有效抑制杂草。例如向日葵能抑制马齿苋、曼陀萝花等杂草； 高粱能抑制大须芒草、垂穗草等杂草生长，大葱可抑制地下竹节草等杂草生长。植物相克谣作物不能胡搭配，乱点鸳鸯必吃亏。葡萄园边栽花椒，葡萄麻辣吃不了。番茄苜蓿忌核桃，两相枯亡长不好。土豆地边莫种瓜，否则免疫作害它。茴香和艾种一起，茴香矮小难长起。芝麻种在高粱地，迟迟不熟把人气。蓖麻种在芥菜前，蓖麻叶子会枯干。水仙铃兰相毗邻，两败俱伤可惜人。芥菜最怕卷心菜，二

8、者千万要分开。丁香厌恶紫罗兰，隔离种植莫迟延。郁金香忌勿忘我，二者不能一起过。作物相克学问多，种植也要讲科学。 高山植物矮小（高山矮态）的原因：空气稀薄、光照强、紫外光多，破坏IAA，抑制植物细胞延伸生长。使植株生长缓慢；水少，土壤瘠薄，造成植物因缺少水、肥而生长不良；夜温过低，代谢缓慢，生长缓慢；风力、雨雪、冰雹都较猛烈，机械剌激多，增加了乙烯的含量，减少了生长素的含量，不利植物生长发育。 干旱地区植物矮小的原因： 水少、温度高、湿度小，常使植物失水超过吸水，植株水分亏，细胞分裂、尤其延伸生长受阻，细胞分化成熟提前，过早停止延伸生长，植株小；光照强破坏生长素，影响细胞延伸生长。加之水分不足干

9、旱地区往往土壤肥力不足，尤其N素缺乏，影响了生长。 一、概念 1.依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成，称为光形态建成（光的范型作用），亦即光控制发育的过程。相反，暗中生长的植物表现出各种黄化特征，茎细长，顶呈钩状，叶小而黄现象，称为暗形态建成。（这时的植物有全部的遗传信息，但因缺乏光，大部分基因不能表达。） 4. 光的形态建成 二、光受体1 Photoreceptors: 能感受光的信息如光强度、光质、光照时间、光照方向等光信号的变化，把这些信号放大，使植物能随外界光照因素的变化而做出相应的反应，进而影响植物的光形态建成的色素。2 隐花色素：又称为蓝光受体或蓝光

10、/近紫外光受体。蓝紫光抑制生长、促进分化、抑制黄化现象的产生，就是隐花色素所起的蓝光效应。3 UV-B受体：吸收光谱在280nm320nm。4 光敏色素(phytochrome,PHY) ：感受红光和远红光。 三、光敏素 1、光敏色素的发现 1938，Hammer & Bonner，发现弱光打断短日照植物暗期长度，阻止短日照植物开花1945，Borthwick & Hendricks，确定600680nm的红光可中断SDP暗期1952，Borthwick & Hendricks（美国农业部马里兰州贝尔茨维尔农业研究中心），发现了红光和远红光对植物种子萌的影响1964，从黄化燕麦幼苗中提取纯化出

11、光敏色素。 2、光敏色素的分布 光敏色素分布在植物各个器官中。黄化幼苗的光敏色素含量比绿色幼苗高20-100倍。禾本科植物的胚芽鞘尖端、黄化豌豆幼苗的弯钩、各种植物的分生组织和根尖等部分的光敏色素含量较多。一般来说，蛋白质丰富的分生组织中含有较多的光敏色素。在细胞中，光敏色素分布在膜系统，胞质溶胶和细胞核等部位。 四、光敏色素的理化性质和光化学转换 1、光敏色素的理化性质 光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白质，相对分子量为2.5105。它是由2个亚基组成的二聚体，每个亚基有两个组成部分：生色团和脱辅基的蛋白质，两者结合为全蛋白质。 生色团是一长链姿状的4个吡咯环，与胆色素的胆绿素结构相似，相对分

12、子量612，具有独特的吸光特性。光敏色素有两种类型：红光吸收型，Pr，吸收峰在660nm 处，呈蓝绿色：远红光吸收型，Pfr ，吸收峰在730nm 处，呈浅绿色，是生理激活型。 Pr比较稳定，Pfr不稳定（生理活性型）。在黑暗条件下，Pfr会逆转为Pr，而使Pfr浓度降低； Pfr也会被蛋白酶降解。Pfr的半衰期为20min240min。Pfr一旦形成，即和某些物质（X）反应，生成PfrX复合物，经过一系列信号放大和转导过程，产生可察生理反应。X的性质还不清楚。 五、高等植物中光敏素控制的某些生理作用 种子萌发 小叶运动 光周期反应 叶脱落 弯钩张开 膜透性改变 花诱导 块茎形成 节间延长 向

13、光敏感性 子叶张开 性别表现 根原基起始 花色素形成 肉质化 单子叶植物叶片展开 叶分化与扩大 质体形成 叶片偏上生长 节律现象 激素代谢 GA CTK含量 自由生长素含量 IAA的合成和运输 乙烯生物合成 六、光敏素作用机理 膜假说： 膜假说是建立在快反应之上。快反应是指从吸收光量子到诱导出形态变化的反应迅速，以分秒计。如含羞草、合欢叶片运动、转板藻叶绿体运动、棚田效应（tanada effect）（离体绿豆根尖在红光下诱导膜产生少量正电荷，反以能粘附在带负电荷的玻璃表面，而远红光则逆转这种效应）等。该假说认为光敏素可迅速改变膜的透性。转板藻叶绿体运动信号转导途径：红光Pfr增多跨膜Ca2+

14、流动细胞质中Ca2+增加CaM激活肌球蛋白轻链激酶活化肌球蛋白收缩叶绿体转动。 转板藻的叶绿体运动，红光使叶绿体转为面对光照的方向 基因调节假说：基因调节假说是建立在慢反应之上。以小时或天计。光信号经过传递、放大、激活转录因子、活化或抑制某些特定基因，使转录单股mRNA的速度改变，翻译成特殊蛋白质，表现特定形态建成。光对转录的调节有时也很迅速。 （植物体各部分间相互作用、相互影响的现象） 一、地上和地下部生长的相关性（根深叶茂、本固枝荣的生理基础） 相互促进：地上通过光合为根系提供糖类、维生素、IAA等供地下生长所需；根吸收水、肥、合成氨基酸、CTK等供地上部分生长需要。相互制约：二者生长都需

15、要消耗糖类、氮素与其它营养元素，因此存在竞争制约。这种相关性主要表现在根/冠比（地下部分与地上部分重量比，干重或鲜重）变化上： 5. 植物生长的相关性 条件缺水水足光照足光照弱根冠比增加降低增加降低条件氮多氮少增施磷钾缺Fe、B根冠比降低增加增加降低条件地温高气温高适当修剪适当中耕根冠比增加降低降低增加*摘心、打杈、修剪等措施：减少养分无谓消耗，改变有机物分配方向；改善通风透光条件，促进光合，增加物质积累；调节根冠比，加强吸收，获得更养分；调节营养与生殖的相关性。 二、主茎与侧枝生长的相关性：表现为顶端优势：主茎上顶芽对侧芽生长的抑制现象。原因：顶芽产生IAA极性向下运输对侧芽生长抑制，距顶芽

16、越远，IAA分解越多，抑制越小；与侧芽比，顶芽是一个强生长中心，获得营养多，生长强。在生产上，常顶端优势的利用原理， 控制植物的生长。 修剪整形以削弱顶端优势；生长抑制剂可加强顶端优势。 对用材林 加强顶端优势，以利于主干通直。 茶树、桑树、香椿等需要破坏顶端优势 以得到较多枝叶而增加产量。 在果树栽培中，利用顶端优势原理 进行修剪整形，以形成合理的树体结构，调整生长和结果。 在培育苗木时，常采取断根和移栽的方法，切断主根，促进侧根萌发，提高苗木质量。三、营养器官与生殖器官生长的相关性：相互依赖:营养器官生长为生殖器官生长 提供物质和能量。健壮的营养生长为生殖生长(成花诱导、花芽分化、授粉受精

17、及子实生长)奠定基础。生殖器官的存在，形成了植株的众多代谢库，促进物质代谢和转运，有利光合及营养生长（根、枝叶）相互制约： 生殖器官和营养器官都需要有机营养和无机营养。当一方生长过盛，必然影响到另一方生长。如营养生长过旺，枝叶徒长，营养大量消耗，必然影响生殖生长的各个环节，最终影响产量。生殖生长过旺，花果过多，往往消耗大量营养,影响营养生长尤其是根系生长。 果树的大小年现象是植物在长期的自然选择中，形成的保护性自我调整的特性。 赤霉素对果树花芽的分化具有抑制作用。果实丰收的大年，很多的养分为花果所消耗，大量的正在发育的种籽产生的赤霉素抑制了花芽的分化。翌年，生殖生长肯定受到限制，形成了小年。当

18、年的营养生长却得到了恢复和促进。正常而又健壮的营养生长，为下一年的分化了许多花芽，形成大年。 “满树花、半树果,半树花、满树果” 一、植物生长大周期 植物生长过程中，不论是细胞、器官或整株的生长速率，都表现出慢快慢的规律，称生长大周期。呈“S”型曲线。5. 植物生长的周期性与运动 原因：开始生长细胞处于分裂期，细胞数目增加但体积变化不大（慢），伸长期，体积迅速增加（快），而进入分裂期，细胞生长减缓（慢）。器官由细胞经组织组成，所以生长表现为慢快慢。而植株个体在生长初期，光合面积小，根不发达，合成物质少，所以生长慢，以后随光合面积和根系不断扩大，物质合成增加，生长加快，至衰老，光合下降，生长也下

19、降直至停止。群体由个体组成，所以个体、群体生长也均表现出慢快慢。 二、生长的昼夜周期性植物生长速度在昼夜间发生规律性变化称为daily periodicity原因：光、温、水等因素昼夜变化造成的。白天，光强，温度高，RH小，Tr快，水分亏缺，生长慢；晚上，夜温低，RH增加，Tr弱，体内水分增加，细胞分裂和伸长顺利进行，此外，无短波抑制，呼吸弱，物质消耗少，生长快。 三、季节周期性植物生长随季节变化所表现出的周期性，称为生长的季节周期性。 四、生物钟（生理钟）：植物体内生的，近似24小时昼夜节奏运动称生物钟。特点：节奏的启动需要一个信号，节奏一旦开始，在稳定条件下将持续显示；节奏是自由运转的；如

20、果内生节奏消失，可被环境刺激重拔；节奏周期长度，对生理范围内的温度变化不敏感。树“钟”：南非有一种大叶树，它的叶子每隔2小时就翻动一次。因此，当地居民取其名为“活树钟”。花“钟”：南美洲的阿根廷，有一种野花能报时，每到初夏晚上8点左右便纷纷开放。在我国新疆的草原上，生长着一些奇特有趣的花，其中淡黄色的小圆花在早晨7、8 点钟开放，橙红色的蝶形花则开放于中午12时，而白色小花则到了晚上7、8点钟准时开放， 这些花开放的时间固定不变。 五、植物的运动1生长运动 1）向性运动：受单方向因素刺激而发生的定向生长运动。向地性：大多数植物根有正向地性，茎有负向地性、叶有横向地性。根感重力的是根冠中的淀粉粒（平衡石） 试管里的淀粉颗粒及淀粉沉淀物被强磁场“逼”到一个远离磁场的狭长地带 .细胞中的原生质将在人造磁场的影响下运动，包括淀粉颗粒也将“感觉”到这种磁力。科学家介绍说，颗粒本身并没有磁性，但它们可以被磁化，如果把磁铁靠近它们，它们会产生一个微弱的磁场，科学家可以籍此来移动淀粉颗粒。 指南树（可能与淀粉颗粒 可“感