竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老

竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第1页2第十章植物成熟和衰老生理种子成熟时生理生化改变及其影响原因果实成熟时生理生化改变及其影响原因【重、难点提醒】3课时讲授细胞脱落生理竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第2页一、主要有机物改变

1、碳水化合物改变

2、蛋白质改变

3、

脂肪改变特点：

脂肪由碳水化合物转变而来碘值增加;酸值降低第一节种子成熟时生理生化改变竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第3页41.贮藏物质改变（1）糖类淀粉种子，可溶性糖→淀粉（2）脂肪油料种子①糖类→脂肪②游离脂肪酸→脂肪,酸价(中和1克油脂中游离脂肪酸所需KOH毫克数)降低。③饱和脂肪酸→不饱和脂肪酸,碘价(指100克油脂所能吸收碘克数)升高。（3）蛋白质AA或酰胺→蛋白质（4）非丁Ca、Mg、Pi+肌醇→非丁(植酸钙镁).竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第4页5竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第5页6油菜1.可溶性糖2.淀粉3.千粒重4.含N物质5.粗脂肪竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第6页7二、其它生理改变

内源激素改变：玉米素GA、IAAABA

呼吸速率改变：干物质积累快速时，呼吸亦高，种子靠近成熟时逐步降低。

细胞分裂有机物向子粒运输积累休眠竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第7页种子成熟时激素改变竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第8页9竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第9页10四、外界条件对种子化学成份影响1、水分：风旱不实种子中蛋白质含量相对较高

2、温度：适当低温利于油脂形成，北方种子脂肪含量高蛋白质含量低3、营养条件淀粉种子：N、K肥增加淀粉含量油料种子：P、K利于脂肪形成，N不利竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第10页一肉质果实生长曲线：“S”、双“S”型

果果实苹桃

重樱

量座果时间第二节果实成熟时生理生化改变珠心和珠被停顿生长，幼胚生长强烈时期。此时核也正在变硬。如：桃、杏、樱桃、葡萄等竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第11页1、定义：在果实成熟过程中，呼吸最初下降然后突然升高，随即又下降，此时果实便进入完全成熟。这个呼吸高峰，便称为呼吸骤变。

*跃变型果实苹果、香蕉、梨、桃、番木瓜、鳄梨等*非跃变型果实橙、凤梨、葡萄、草莓和柠檬等。区分：前者含有复杂储存物质（淀粉或脂肪），在摘果后到达完全可食状态前，储存物质强烈水解，呼吸加强，而后者并不如此。2、产生原因：乙烯增加细胞透性，加强内部氧化，促进呼吸。二呼吸骤变〈呼吸跃变〉

竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第12页跃变型果实生长及呼吸进程图竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第13页果实成熟过程中呼吸骤变竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第14页152.有机物质转化

（1）糖类物质转化——甜味增加淀粉→可溶性糖（2）有机酸类转化——酸味降低

有机酸转变为糖CO2+H2O如：K+、Ca2+盐中和（3）单宁物质转化——涩味消失单宁→氧化成过氧化物或凝结成不溶性物质竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第15页16（4）产生芳香物质——香味产生苹果…乙酸丁酯,香蕉…乙酸戊酯,柑橘…柠檬醛（5）果胶物质转化——果实变软原果胶(壁)→可溶性果胶、果胶酸、半乳糖醛酸淀粉→可溶性糖，（6）色素物质转化——色泽变艳叶绿素(果皮)分解，类胡萝卜素稳定→黄色，形成花色素→红色。（光直接影响花色素苷合成）（7）维生素含量增高竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第16页果实成熟过程中淀粉水解作用竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第17页183.蛋白质和内源激素改变果实成熟时：RNA含量显著增加苹果、柑橘等果实成熟时：开花与幼果生长时期，IAA,GA,CTK含量增高，成熟期下降。在苹果果实成熟时，ETH含量到达高峰。而柑橘、葡萄成熟时，ABA含量最高。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第18页苹果生活周期各阶段激素改变竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第19页20果实成熟分子生物学进展果实成熟包含着复杂生理生化改变，正被众多植物生理生化学家和分子生物学家所重视。研究表明，果实成熟是分化基因表示结果。果实成熟过程中mRNA和蛋白质合成发生改变。比如番茄在成熟期有一组编码6种主要蛋白质mRNA含量下降；另一组编码4～8种蛋白质mRNA含量增加，其中包含多聚半乳糖醛酸酶(PG)mRNA。这些mRNA包括到色素生物合成、乙烯合成和细胞壁代谢。而编码叶绿体各种酶mRNA数量降低。

竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第20页21图转反义ACC合成酶基因番茄(左)和其亲本(右)

同时采摘并贮藏相同时间竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第21页指细胞官或整株生理功效衰退，最终自然死亡过程。是受遗传控制、主动和有序发育过程。一、衰老类型单稔植物（一生中只开一次花植物、在开花坚固后整株衰老和死亡，如一年生和两年生植物和一些多年生植物（如竹））多稔植物（一生中能屡次开花植物、如多年生木本植物和草本植物）

第三节植物衰老衰老可表现在不一样水平上竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第22页23植物衰老类型（Types）整体衰老地上部衰老，多年生草本脱落衰老（落叶衰老）渐进衰老（次序衰老）四种类型竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第23页24二、衰老生物学意义

①物种延续：一、二年生，物质营养器官→生殖器官避开严冬不利条件②内部机能调整：多年生，叶子衰老脱落之前，物质→茎,芽,根③

生态适应：一、二年生,基部叶片受光不足,次序衰老，有利于植物保留营养物质。一些不良原因——早衰，减产。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第24页25三、衰老时生理生化改变1.光合速率下降叶绿体结构破坏叶绿素含量下降，失绿变黄Rubisco分解光合电子传递与光合磷酸化受阻2.呼吸速率下降较光合下降慢3.蛋白质含量下降合成减弱分解加紧：肽酶和蛋白酶等水解酶活性加大。4.核酸含量下降RNA、DNARNA合成降低,分解加紧。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第25页265.生物膜结构改变

膜脂脂肪酸饱和程度逐步增高，液晶态→凝固态，失去弹性。叶绿体、线粒体、细胞核等，膜结构衰退、破裂甚至解体，丧失功效,衰老解体。

选择透性功效丧失，透性加大，膜脂过氧化加剧，膜结构逐步解体。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第26页276.植物内源激素改变

IAA,GA,CTK含量逐步下降

ABA,ETH含量逐步增加

死亡激素：茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MJ)含量也增加。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第27页28四、植物衰老机理1、营养亏缺理论：一稔植物开花坚固后通常造成营养体营养撤退，营养大量流入果实及籽粒中，营养撤退造成营养体快速衰老。许多试验表明，若摘除花果，可延迟叶片和整株衰退老。不足：即使供给已经开花坚固植株充分养料，也无法使植株免于衰老雌雄异株大麻和菠菜，在雄株开雄花后，不能坚固，谈不上积集营养体养分，但雄株依然死亡。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第28页292、核酸与衰老（1）差误理论：因为分子基因器在蛋白质合成过程中引发差误积累所造成。差误是因为DNA裂痕或缺损造成错误转录、翻译造成。当错误积累到某一阈值时，机能失常，出现衰老、死亡。（2）核酸降解：RNA酶活性上升，分解加速，从而影响蛋白质生物合成能力。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第29页303、自由基与衰老（1）自由基：指含有不配对电子原子、原子团、分子或离子。不稳定，寿命短；化学性质活泼，氧化能力强；能连续进行链式反应。种类无机氧自由基，如O2-．、OH·有机氧自由基，如ROO·、RO·特点竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第30页31Fe2++H2O2→Fe3++OH—+•OH竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第31页32（2）自由基去除系统①细胞保护酶系统：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）。SOD主要功效：去除O2—•，

2O2—•+2H+→O2+H2O2104倍H2O2+H2O2→2H2O

+O2

H2O2+R(OH)2→2H2O+RO2

CATPOD竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第32页33②非酶类活性氧去除剂（抗氧化剂）天然:还原型谷胱甘肽GSH)、类胡萝卜素、Cytf、Fd、甘露醇、VE,VC人工:如苯甲酸钠（3）自由基产生高能辐射及光分解、共价键断裂、单电子氧化还原反应、逆境都能引发自由基产生。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第33页34（4）自由基产生伤害①自由基对核酸损伤剪切和降解大分子量DNA②自由基对膜脂伤害发生自由基链式反应，膜脂过氧化，产生丙二醛(MDA)。膜脂中不饱和脂肪酸膜损伤膜脂过氧化作用→膜脂液晶态→凝胶态，流动性下降竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第34页35③自由基对蛋白质伤害攻击巯基，使-SH→-S-S-P•与蛋白质分子发生加成反应，形成多聚蛋白质自由基——P(P)nP•P•+P→PP•PP•+Pn→P(P)nP•MDA使蛋白质分子发生交联聚合竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第35页364、内源激素与衰老CTK、GA、IAA类:延缓衰老ABA、ETH、茉莉酸(JA)、茉莉酸甲酯(MJ):促进衰老大豆叶片，100mg·L—1NAA,延缓小麦叶片衰老。但对大多数木本植物无效。茉莉酸类:加紧叶片叶绿素降解，促进ETH合成，提升水解酶活性∴促进植物衰老。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第36页375.程序性细胞死亡理论程序性细胞死亡(programmedcelldeath，PCD)是指胚胎发育、细胞分化及许多病理过程中，细胞遵照其本身“程序”，主动结束其生命生理性死亡过程。是由内在原因引发非坏死性改变基因表示和调控叶片衰老,基因控制下，细胞结构高度有序解体和降解，营养物质向非衰老细胞转移和循环利用。竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第37页38二.环境条件对植物衰老影响1.O2浓度：过高→自由基高浓度CO2可抑制乙烯生成和呼吸，抑制衰老。2.温度低温和高温→自由基→加速衰老。3.光照①光能延缓衰老，暗中加速衰老②强光和紫外光→自由基，诱发衰老竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第38页39（4）水分水分胁迫→ETH、ABA形成，加速衰老。（5）矿质营养氮肥不足，易衰老，增施氮肥，能延缓衰老。③LD→GA合成→生长，SD→ABA合成→衰老脱落④(红光可阻止叶绿素和蛋白质含量下降，远红光则能消除红光作用。)竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第39页40第三节器官脱落一.、器官脱落概念和类型脱落(abscission)是指：植物器官(如叶片、花、果实、种子或枝条等)自然离开母体现象。三种正常脱落：衰老或成熟引发胁迫脱落：因为逆境条件引发生理脱落：因植物本身生理活动而引发竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第40页41二.器官脱落机理

1.离层与脱落

纤维素酶、果胶酶活性增强，壁分解ETH2.植物激素与脱落

(1)IAA类Addicott等(1955)IAA梯度学说IAA含量：远轴端＞近轴端，抑制或延缓脱落远轴端＜近轴端时，加速脱落竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第41页42竞赛植物生理系列之植物的成熟和衰老第42页43(2)ETH与脱落率呈正相关。ETH促进纤维素酶和果胶酶形成→壁分解→脱落。(3)ABA秋天SD促进ABA合成脱落原因:ABA抑制叶柄内IAA传导，促进壁分解酶类分泌，刺激ETH合成。(4)GA和CTK（间接）调整ETH合成，降低对E