植物的成熟与衰老

关于植物的成熟与衰老第1页，共65页，2023年，2月20日，星期四第一节种子的发育

一、贮藏物质的变化

1、糖类的变化—淀粉含量增加

淀粉种子（禾谷类种子）成熟过程中，可溶性糖含量逐渐降低，淀粉的积累迅速增加。第2页，共65页，2023年，2月20日，星期四小麦开花后主要物质的变化第3页，共65页，2023年，2月20日，星期四第4页，共65页，2023年，2月20日，星期四第5页，共65页，2023年，2月20日，星期四

2、蛋白质含量增加

非蛋白N含量不断下降，蛋白N含量不断上升。说明蛋白质是由非蛋白N转化而来。3、脂肪的变化

油料种子成熟过程中，糖类不断下降，脂肪含量不断上升，说明脂肪由糖类转化而来。第6页，共65页，2023年，2月20日，星期四

第7页，共65页，2023年，2月20日，星期四

油脂形成的两个特点：（1）先形成大量游离脂肪酸，随种子的成熟逐渐合成复杂的油脂。（2）种子成熟时，先形成饱和脂肪酸，再形成不饱和脂肪酸。

故芝麻、花生等油料种子随成熟度酸值下降，而碘值增高。

第8页，共65页，2023年，2月20日，星期四

在种子成熟过程中，可溶性糖转化为不溶性糖，非蛋白氮转化为蛋白氮，脂肪由糖类转化而来。二、其他生理变化一、贮藏物质的变化第9页，共65页，2023年，2月20日，星期四1、呼吸速率的变化—与有机物积累速率呈平行关系第10页，共65页，2023年，2月20日，星期四2、内源激素的种类和含量不断变化ZTGAIAA鲜重受精第11页，共65页，2023年，2月20日，星期四

玉米素可能是调节籽粒的细胞分裂；GA和IAA可能是调节有机物向籽粒的运输和积累。此外，籽粒成熟期IBA大量增加，可能和籽粒的休眠有关。

3、含水量随种子的成熟而逐渐减少

种子成熟时幼胚中具有浓厚的细胞质而无液泡，自由水含量很少。第12页，共65页，2023年，2月20日，星期四

三、影响种子发育的环境因素

1、光照

光照强度影响种子内有机物的积累、蛋白质含量和含油率。

2、温度

温度高，呼吸消耗大，温度低，不利于物质运输与转化。温度适宜利于物质的积累，促进成熟。温度还影响种子的化学成分：第13页，共65页，2023年，2月20日，星期四

适当的低温有利于油脂的积累；昼夜温差大有利于不饱和脂肪酸的形成。

不同地区大豆的品质不同地区品种Pr质量分数/%油脂质量分数/%北方春大豆39.920.8黄淮海流域夏大豆41.718.0长江流域春夏42.516.7

秋大豆

北方油料种子油脂品质较南方好。第14页，共65页，2023年，2月20日，星期四

3、空气相对湿度

高，延迟种子成熟；低，加速成熟；大气干旱，阻碍物质运输，合成E活性降低，水解E活性增高，干物质积累减少。

4、土壤含水量

“风旱不实现象”：（1）干燥与热风使种子灌浆不足第15页，共65页，2023年，2月20日，星期四（2）风旱不实的种子中蛋白质的相对含量较高

可溶性糖来不及转化为淀粉，与糊精胶结在一起，形成玻璃状籽粒，而蛋白质的积累受阻较小。北方小麦种子蛋白质含量较南方高（面筋多，韧性强，口感好）。

5、矿质元素

N肥提高蛋白质含量，N过多，脂肪含量下降。P、K肥增加淀粉含量。第16页，共65页，2023年，2月20日，星期四第二节果实的发育※

一、果实的生长特点S型生长曲线：苹果、梨、香蕉、番茄等双S型生长曲线：桃、杏、李、樱桃等珠心和珠被生长停止，营养向种子集中.第17页，共65页，2023年，2月20日，星期四

单性结实：不经受精作用而形成无籽果实的现象。

天然单性结实：植株或枝条突变

刺激性单性结实：环境刺激，如短日照或较低的夜温

人工诱导单性结实：如NAA，2，4-D、

GA处理

假性单性结实：胚败育，花托发育成的假果单性结实第18页，共65页，2023年，2月20日，星期四第19页，共65页，2023年，2月20日，星期四二、果实发育过程中的生理生化变化（一）有机物的积累和转化1、果实变甜—淀粉变为可溶性糖第20页，共65页，2023年，2月20日，星期四2、酸味减少

转化为糖有机酸呼吸氧化为CO2和H2O

被K+、Ca2+等中和第21页，共65页，2023年，2月20日，星期四3、涩味消失单

过氧化物E

过氧化物宁凝结为不溶性的胶状物质4、香味产生具有香味的物质—脂肪族的酯和芳香族的酯，及一些特殊的醛类

5、由硬变软第22页，共65页，2023年，2月20日，星期四果肉细胞壁中层的果胶质可溶性果胶果肉细胞相互分离淀粉粒可溶性糖

6、色泽变艳果皮中叶绿素破坏，类胡萝卜素较多存在，或者形成花青素，呈黄、橙、红色。

7、维生素含量增高第23页，共65页，2023年，2月20日，星期四二、呼吸跃变呼吸跃变：指果实发育到一定程度时，呼吸速率首先降低，然后突然增高，最后又逐渐下降的现象。

跃变型果实：苹果、香蕉、桃、梨、

杏、芒果、番木瓜等

非跃变型果实：草莓、葡萄、柠檬、柑橘、黄瓜、凤梨等第24页，共65页，2023年，2月20日，星期四不具有呼吸跃变的果实具有呼吸跃变的果实第25页，共65页，2023年，2月20日，星期四第26页，共65页，2023年，2月20日，星期四第27页，共65页，2023年，2月20日，星期四

呼吸跃变是由于果实中产生乙烯的结果第28页，共65页，2023年，2月20日，星期四乙烯诱导呼吸作用的原因可能是：1、乙烯与细胞膜结合，增加膜的透性，气体交换加速，氧化作用加强。

2、诱导呼吸E的mRNA的合成，提高呼吸E含量和活性，并显著诱导抗氰呼吸。第29页，共65页，2023年，2月20日，星期四三、影响果实发育的环境因素温度光照气体组分矿质营养湿度第30页，共65页，2023年，2月20日，星期四第三节植物的芽休眠

休眠（dormancy）：成熟种子、鳞茎和芽在适宜的萌发条件下暂时停止生长的现象。

一、种子休眠的原因和破除※

（一）种皮的限制

种皮坚硬、透水、透气性差。如紫云英、椴树、苋菜、苜蓿等。第31页，共65页，2023年，2月20日，星期四

破除方法：1、自然情况，细菌和真菌分泌酶类水解种皮的多糖和其它组成成分，使种皮变软，透水、透气性增强。2、生产上采用物理、化学方法如：磨擦、98%浓硫酸及2%氨水处理、去除种皮等。第32页，共65页，2023年，2月20日，星期四（二）种子未完成后熟

后熟（after-ripening）：种子在休眠期内发生的生理生化过程。

后熟方法：1、低温后熟：某些树木种子（如蔷薇科植物和松柏类种子）1-5℃层积处理1-3个月即可。2、干燥后熟：一些禾谷类植物种子晒干贮藏几周或几个月即可。经过后熟，种皮透性加大，酶活性及呼吸作用增强。ABA下降，CTK和GA上升，大分子有机物转为可溶物。第33页，共65页，2023年，2月20日，星期四第34页，共65页，2023年，2月20日，星期四（三）胚未完全发育(a)刚收获的(b)湿土中贮藏6个月第35页，共65页，2023年，2月20日，星期四（四）抑制物质的存在有些植物种子的子叶(菜豆)、胚乳(鸢尾)、种皮(苍耳、甘蓝)、果肉(番茄、西瓜)里存在一些酚类、醛类、ABA、有机酸、植物碱、挥发油等萌发抑制剂，抑制萌发。休眠的意义：1）对环境的适应

2）有利于衍繁后代第36页，共65页，2023年，2月20日，星期四二、休眠与植物激素脱落酸能促进多种多年生木本植物和种子休眠。现已证明，脱落酸是在短日照下形成的，而赤霉素是在长日照下形成的。人们认为，植物的休眠或生长，是由脱落酸和赤霉素这两种激素调节的。因此，夏季日照长，产生赤霉素使植株继续生长；而冬季来临前日照短，产生脱落酸，使芽进入休眠。第37页，共65页，2023年，2月20日，星期四三、延存器官休眠的打破和延长打破马铃薯块茎的休眠：GA处理：0.5~1mg.L-1的GA溶液中浸

泡10分钟硫脲处理：0.5%硫脲浸薯块8~12小时

延长：

0.4%萘乙酸甲酯粉剂处理喷施PP333

通气安全贮藏第38页，共65页，2023年，2月20日，星期四衰老（senescence）

:是指细胞、器官或整个植株生理功能衰退，最终自然死亡的过程。衰老的方式有两类:

一类是多年生的木本和草本植物另一类是一次性开花死亡的植物第四节植物衰老的生理一、衰老的概念与方式第39页，共65页，2023年，2月20日，星期四二、衰老时的生理生化变化※1、蛋白质含量显著下降—分解大于合成可溶性蛋白和膜蛋白水解加速，总量下降。如烟草衰老三天，Pr下降15%。2、核酸含量降低—分解大于合成

RNA、DNA均下降，DNA下降较缓慢，如烟草衰老三天，

RNA下降16%，DNA下降3%。第40页，共65页，2023年，2月20日，星期四

3、光合速率下降叶绿体破坏，色素降解，Rubisco分解，光合电子传递和光合磷酸化受阻。4、呼吸速率下降呼吸速率下降较光合速率慢。有些叶片衰老时，有呼吸跃变现象。第41页，共65页，2023年，2月20日，星期四RNA第42页，共65页，2023年，2月20日，星期四

5、生物膜结构变化

膜脂不饱和度下降，脂肪酸链加长，膜由液晶态凝固态选择透性功能丧失，透性加大，膜脂过氧化加剧，细胞自溶，膜结构解体。

6、激素变化—激素平衡打破

ABA和ETH增加，IAA、GA、CTK下降。第43页，共65页，2023年，2月20日，星期四第44页，共65页，2023年，2月20日，星期四

三、植物衰老的原因（一）营养亏缺理论该理论认为，在自然条件下，单稔植物一旦开花结实后，全株就衰老死亡。这是因为生殖器官是一个很大的“库”，垄断了植株营养的分配，聚集营养器官的养料，引起植物营养体的衰老。第45页，共65页，2023年，2月20日，星期四

（二）DNA损伤假说

内容：植物衰老是由于基因表达在蛋白质合成过程中引起差误（氨基酸排列顺序错误或多肽链折叠的错误）积累所造成的。当错误的产生超过某一阈值时，机能失常，导致衰老。

某些理化因子也使DNA受损。第46页，共65页，2023年，2月20日，星期四（三）自由基损伤假说

内容：植物体内产生过多的自由基，对生物膜、生物大分子及叶绿素有破坏作用，导致植物体的衰老、死亡。与衰老密切相关的E：超氧化物歧化E（SOD）和脂氧合E（LOX）。

SOD参与自由基的清除和膜的保护，而LOX催化膜脂中不饱和脂肪酸的氧化而使膜损伤。第47页，共65页，2023年，2月20日，星期四

（四）植物激素调节假说

一般认为植物的衰老是由一种或多种激素综合控制的。

CTK、GA及生长素类延缓衰老，

ABA、ETH促进植物的衰老。

ABA含量的增加是引起叶片衰老的重要原因。ABA抑制核酸和蛋白质的合成，加速叶中RNA和蛋白质的降解；而乙烯能增加膜透性、形成自由基、导致膜脂过氧化、抗氰呼吸增强、物质消耗过多，促进衰老。第48页，共65页，2023年，2月20日，星期四

四、环境条件对植物衰老的影响

1、光照

（1）光强

光延缓衰老，暗中加速衰老。光抑制RNA、蛋白质及叶绿素的降解和乙烯形成，延缓衰老；强光及紫外光加速自由基产生，促进衰老。

（2）光质

红光延缓衰老，远红光加速衰老；

（3）光周期

LD促进GA合成，延缓衰老；SD促进ABA合成，加速衰老。第49页，共65页，2023年，2月20日，星期四2、温度

低温和高温引起生物膜相变，并诱发自由基的产生和膜脂过氧化，加速植物衰老。3、气体

O2浓度过高，自由基产生，O3污染环境，加速植物衰老；高浓度CO2抑制呼吸和乙烯生成，延缓衰老。第50页，共65页，2023年，2月20日，星期四

4、水分

干旱促进ETH和ABA形成，加速蛋白质和叶绿素的降解，提高呼吸速率；自由基产生增多，加速衰老。

5、矿质营养

N肥不足，加速叶片衰老；Ca2+有稳定膜的作用，延缓衰老；一定浓度的Ag+、Ni2+也能延缓水稻叶片衰老。

6、细胞分裂素第51页，共65页，2023年，2月20日，星期四第五节细胞程序性死亡

植物体内有许多细胞自然死亡过程是由细胞内业已存在的、由基因编码的程序控制，所以人们称这种细胞自然死亡为细胞程序性死亡（programmedcelldeath,PCD）。PCD是细胞分化的最后阶段。第52页，共65页，2023年，2月20日，星期四第53页，共65页，2023年，2月20日，星期四第六节植物器官的脱落一、器官脱落的种类正常脱落

—由于衰老或成熟引起的胁迫脱落

—由于逆境条件引起的生理脱落

—因植物自身的生理活动不协调引起的

脱落（abscission）：指植物组织或器官与植物体分离的过程。第54页，共65页，2023年，2月20日，星期四二、环境因子对脱落的影响

1、温度—过高和过低促进脱落

2、水分—干旱引起器官的脱落

3、光照—光照强或长日照→不脱落；弱光或短日照→脱落。

4、氧气—高氧或缺氧都加速脱落；

5、淹水—促进乙烯、纤维素酶、果胶酶合成，促进脱落。第55页，共65页，2023年，2月20日，星期四三、脱落时的细胞及生化变化(一)脱落时细胞的变化

首先离层细胞核仁明显,RNA增加,内质网、高尔基体和小泡增多。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，其中