植物生理學-植物生長-課件

第七章植物的生長基本內容1、生長和分化2、種子的萌發(fā)3、環(huán)境條件對生長的影響4、光的形態(tài)建成5、植物生長的相關性6、植物生長的周期性1PPT課件本章重點難點1．細胞發(fā)育三個時期的生理特點2．影響植物生長的因素3．植物生長相關性4、光敏色素2PPT課件植物生長的特征：

人和動物的生長是閉鎖式的有限生長。而植物具有定位式、開放式和傾向于無限式的生長。3PPT課件§1.植物細胞的生長與分化一、基本概念

植物發(fā)育(Development)：是指植物的生命周期中，細胞、器官或整體（三個水平）在遺傳基因（內因）支配下和環(huán)境條件（外因）影響下，在形態(tài)結構和功能上（兩個方向）由簡單到復雜的有序變化過程。

從發(fā)育方向上植物的發(fā)育可以包括兩個方面：即植物的生長（growth）和植物的分化（differentiation）4PPT課件植物的生長：指植物的細胞、組織、器官或植物體在發(fā)育過程中所發(fā)生的體積和重量的不可逆增加； 基本上是通過細胞分裂和伸長完成的——量的增加。植物的分化：指植物在細胞水平、組織水平、器官水平上發(fā)生的差異性生長，來自同一合子或遺傳上同質的細胞轉變?yōu)樾螒B(tài)上、機能上、化學結構上異質的細胞——質變。生長和分化相輔相成，相互依存。5PPT課件顯花植物的生活史周期6PPT課件植物體的生長是以細胞的生長為基礎的。細胞的生長和發(fā)育分為細胞的分裂、伸長的分化三個階段。細胞的生長與發(fā)育細胞分裂期：通過分裂以增加細胞的數目細胞伸長期：通過伸長增大細胞的體積細胞分化期：通過分化形成特定結構和功能的組織、器官和植物的形態(tài)建成。二、細胞的生長和分化7PPT課件1、細胞分裂期（divisionphase)

正處在分裂時期的細胞稱為分生細胞。按部位：頂端分生組織：根尖、莖尖居間分生組織：單子葉植物節(jié)間基部側間分生組織：莖周圍形成層8PPT課件分生能力：

無限分生組織-能夠長久保持分裂能力，如根、莖頂端分生組織。其最后導致植物體的形狀不確定。有限分生組織-在一段時間內具有分裂能力，如形成葉、花、果實的分生組織。其最后形成有一定大小和形狀的器官

特點：分生期的細胞，體積較小，近于圓形，壁薄核大，原生質多，代謝旺，合成力高。細胞細胞數目增加，但體積變化小。9PPT課件G0G1G2SMG0期：休眠期G1期：DNA合成前期S期：DNA合成期G2期:DNA合成后期M期：有絲分裂期細胞周期與有絲分裂10PPT課件細胞分裂過程最顯著的特點是核酸和蛋白質含量。尤其是DNA含量的變化。

洋蔥根尖分生組織每個細胞核的DNA含量

細胞核體積以μm3表示，DNA含量是相對量11PPT課件植物激素可調節(jié)細胞分裂，GAs、CTK、IAA依次作用。GAs促進G1到S期的過程；CTK促進DNA合成；IAA促進rRNA的形成。

其它物質如多胺、維生素對其也有重要影響。多胺促進Ｇ１期后期DNA合成和細胞分裂；缺乏Ｂ１、Ｂ６等B族維生素細胞分裂基本停止，根和胚的生長極其緩慢；煙酸也影響細胞分裂。12PPT課件2、細胞伸長期(elongationphase)

也稱為伸長期或擴張期：體積迅速增加，代謝旺。

形態(tài)：停止分裂，體積由于吸水而擴大，細胞形成液泡，原生質受液泡擠壓緊貼胞壁成一薄層，核貼壁。

生理：呼吸和合成仍很旺盛，Pr和核酸絕對量增加，但相對量（占組織鮮重比例）減少。這一時期IAA和GA提高細胞壁的可塑性：GAs

還誘導α-淀粉酶的產生，為纖維素和IAA提供原料；ABA和乙烯則抑制細胞伸長。

主要條件：水分。13PPT課件3、分化期（differentiationphase）是指形成不同形態(tài)和不同功能細胞的過程。特點：體積基本定型，而在形態(tài)、結構、功能上發(fā)生差異性生長，分化為質形不同的功能型細胞；細胞壁變性（木質化、角質化、栓質化、蠟質化等），透水、透氣性均降低，細胞逐漸趨向衰老。 分化機理尚未完全明確，可能是基因順序性表達的結果，而物理、化學因素及激素都可以影響分化。細胞分化與極性有關。14PPT課件

禾本科氣孔保衛(wèi)細胞的形成

葉表皮細胞不均等分裂，大的仍為表皮細胞，小的形成氣孔保衛(wèi)細胞，接著均等分裂形成兩個保衛(wèi)母細胞。

由此可見，極性是細胞分化的前提。

15PPT課件極性(polarity)：是指植物器官、組織、細胞形態(tài)學的兩端在生理特性上的差異。極性是細胞分裂的前提。極性一旦建立，便很難逆轉。由于極性的存在，細胞不均等分裂。通常是首端生芽尾端生根的現(xiàn)象。極性一旦建立，就很難逆轉。蒲公英根部的極性現(xiàn)象A：形態(tài)學上端；B：形態(tài)學下端16PPT課件動物細胞極性（cellpolarity）對正常的細胞功能非常重要，在細胞分化、細胞遷移、細胞質分裂、以及組織器官的形成等眾多生物學過程起著關鍵性的作用，而且極性的丟失與癌癥等疾病狀態(tài)有關。舉例來說，對神經細胞而言，所謂極性是指一個神經細胞通常有兩種纖維，即樹突和軸突，其中樹突專門用來接收信號，軸突則只用來發(fā)送信號。17PPT課件極性產生的原因：（1）可能是由于IAA在莖中的極性運輸，使IAA集中在形態(tài)學下端，誘導生根，而IAA含量少的形態(tài)學上端則長出芽來；（2）可能是各種物理、化學因素，如重力、壓力、光以及包括植物激素在內的各種化學物質對細胞的不對稱作用，引起原生質超顯微結構、核和各種細胞器的分布不均勻所造成的：18PPT課件極性產生的原因：研究人員以釀酒酵母模式生物作為對象，對細胞極性建立過程中GTP-結合蛋白Cdc42p的調控進行了研究。他們發(fā)現(xiàn)Cdc42鳥苷三磷酸酶激活蛋白Rga1在分裂位點構建了一個隔離帶，從而阻斷了這一位點的極化并且在缺失Rga1GAP活性的時候，新的芽菌會在舊分裂點形成。因此研究人員認為Cdc42激活因子與GAPs共同建立了分裂的中心區(qū)，從而極性指向鄰近區(qū)域，而不是在之前的細胞分裂位點。TheJournalofCellBiology,Vol.179,No.7,1375-138419PPT課件環(huán)境條件對分化的影響：（1）糖濃度：高韌低木。中等水平（25~30g?L-1）時，木質部和韌皮部均可分化，同時有形成層。（2）CTK/IAA：高芽低根（3）光照：黃化苗。弱光利伸長，不利分化。強光利分化不利于伸長。（4）水充足延長伸生長期，缺水分化期提前，促進衰老。20PPT課件三、植物組織培養(yǎng)植物的組織培養(yǎng)（planttissueculture）無菌條件下，在含有營養(yǎng)物質及植物生長物質的培養(yǎng)基中培養(yǎng)離體植物組織、器官或細胞，或完整植株的技術。研究外植體在不受植物體其它部分干擾下生長和分化的規(guī)律，并且可以利用各種培養(yǎng)條件影響它們的生長和分化，以解決理論上和生產上的問題。離體培養(yǎng)的各種植物材料通稱為外植體第一次培養(yǎng)稱為初代培養(yǎng)(primary)。以后轉移到新的培養(yǎng)基，則統(tǒng)稱為繼代培養(yǎng)（subculture）。

21PPT課件分類：根據培養(yǎng)基形式可分為固體培養(yǎng)，和液體培養(yǎng)。根據植物材料的不同可分器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、胚胎培養(yǎng)、花粉培養(yǎng)、細胞或原生質培養(yǎng)。特點：（1）取材少，經濟；（2）人為控制條件，不受自然影響；（3）生長周期短，繁殖率高；（4）管理方便，便于自動化控制。

22PPT課件組織培養(yǎng)理論基礎：1、植物細胞全能性（totipotency）是指植物的每個生活細胞都具有該植物的全部遺傳信息，在一定的條件下都能夠發(fā)育成一個完整植物體。是組織培養(yǎng)的理論基礎。

2、植物的再生作用（regeneration）：植物體分離的部分具有恢復植物其余部分的能力。是無性繁殖的理論基礎。其機理是：受傷的組織產生了創(chuàng)傷激素，促進了傷口周圍細胞的分裂和生長，形成愈傷組織，愈傷組織憑借內部的激素和營養(yǎng)在一定的環(huán)境條件下，再生形成新的器官。

3、細胞的脫分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation）

23PPT課件脫分化再分化植物體分離愈傷組織生長點外植體生長幼芽幼根植株組織培養(yǎng)方法：1、消毒是關鍵2、培養(yǎng)基：無機營養(yǎng)、維生素、碳源、生長調節(jié)劑、有機附加物。3、室內培養(yǎng)：固體培養(yǎng)、液體培養(yǎng)、懸浮培養(yǎng)4、煉苗：24PPT課件25PPT課件26PPT課件§2.種子萌發(fā)一、影響種子萌發(fā)的外界條件種子萌發(fā)作為植物營養(yǎng)生長的開始，要求一定的水分，適宜的溫度和充足的氧氣，有些種子還需要光照（需光種子：萵苣、煙草）或黑暗（需暗種子：茄子、番茄、瓜類）。27PPT課件1、水分：處在萌發(fā)狀態(tài)的健全種子，適宜環(huán)境條件下首先吸水膨脹。禾谷類種吸水少，豆類種子吸水多。28PPT課件水分在種子萌發(fā)中的作用：★★★吸水有利于種皮膨脹軟化，氧氣易進入，增強呼吸，胚易于突破種皮；使原生質由膠體狀態(tài)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，細胞代謝增強，促進胚乳的貯藏物質逐步轉化為可溶性物質，供胚生長，分化之用。利于物質運輸到正在生長的幼芽、幼根，供給呼吸需要和形成新細胞結構的有機物；使激素由束縛型轉化為游離型，增強活性，調節(jié)胚的生長發(fā)育。為生長提供動力。29PPT課件2、溫度：對種子萌發(fā)的影響有三基點現(xiàn)象。與原產地有關。萌發(fā)最適溫度是發(fā)芽率最高、發(fā)芽時間最短的溫度。萌發(fā)協(xié)調最適溫度是種子健壯萌發(fā)的溫度，比最適溫度稍低。變溫有利于種子萌芽。因為：促進內外氣體交換、增強酶活性、促進物質轉化。如地膜的應用，就起到了保水增溫的作用。30PPT課件31PPT課件32PPT課件常見作物種子萌發(fā)的溫度范圍33PPT課件3、氧氣：呼吸是萌發(fā)的保證。生產上要注意播種深度。水稻在秧苗期間也要注意秧田的排水，保證氧氣的供給。一般植物種子萌發(fā)時對空氣含氧量的要求在10%以上，低于5%，多數種子不能萌發(fā)4、光：光對一般植物種子的萌發(fā)沒有什么影響，但有些植物的種子萌發(fā)是需要光的，這些種子稱為需光種子(1ightseed)，如萵苣、煙草和擬南芥等植物的種子。還有一些種子萌發(fā)是不需要光的，稱為需暗種子(darkseed)，如西瓜屬和黑種草屬(Nigella)植物的種子。需光種子萌發(fā)與光敏素有關。34PPT課件光處理萌發(fā)率（%）暗14R70R+FR6R+FR+R74R+FR+R+FR6R+FR+R+FR+R76R+FR+R+FR+R+FR735PPT課件光處理萌發(fā)率（%）暗14R70R+FR6R+FR+R74R+FR+R+FR6R+FR+R+FR+R76R+FR+R+FR+R+FR736PPT課件二、種子萌發(fā)時的生理生化變化種子萌發(fā)過程:

吸脹吸水期 細胞恢復活躍的生理活動力 胚細胞恢復分裂和延長 胚根和胚伸出種皮 幼苗形成

37PPT課件二、種子萌發(fā)時的生理生化變化1、種子吸水過程：三個階段----急劇吸水（吸脹吸水，以襯質勢為動力）、停滯吸水、再急劇吸水。失去活力的種子只能進行每一個階段，休眠種子只停留在第二階段，不能進入第三階段。

38PPT課件二、種子萌發(fā)時的生理生化變化2、呼吸作用的變化和酶的形成呼吸變化第一時期：約10小時，是呼吸酶系統(tǒng)活化的時期；RQ略大于1第二時期：呼吸停滯期。RQ>3第三時期：第二次呼吸高峰。RQ下降至1左右第四時期：呼吸顯著降低酶的來源原有酶在吸水后活化；貯藏mRNA翻譯合成；從頭合成。CO2O239PPT課件3、核酸的變化：在種子發(fā)育期間形成的mRNA和新合成的mRNA兩類。4、有機物的轉變

（1）淀粉的轉變在水解酶作用下逐漸被水解：淀粉→蘭糊精→紅糊精→無色糊精→麥芽糖→葡萄糖蔗糖則轉變?yōu)槠咸烟呛凸?。利用種子萌發(fā)時水解特點，人們很早以來就利用磨碎的大麥芽汁來分解淀粉，制造麥芽糖。單糖可以被呼吸利用，也可以再形成淀粉、脂肪等。BDCA40PPT課件（2）脂肪的轉變：油料種子萌發(fā)時，脂肪在脂肪酶的作用下，水解成1分子甘油和3分子脂肪酸。甘油可氧化并磷酸化成丙糖磷酸，進一步被呼吸利用或再轉化為糖；脂肪酸則分解為乙酰輔酶A，通過乙醛酸循環(huán)再轉化為糖。

（3）蛋白質的轉變：蛋白質主要是在蛋白酶及肽酶作用下形成各種氨基酸和酰胺運輸到胚中，重新合成幼胚細胞的結構蛋白和酶。因此，總氮變化不大，而形式變化。41PPT課件5、激素變化IAA轉變?yōu)橛坞x態(tài)，CTK和ETH在種子萌發(fā)早期均有增加，而ABA和其他抑制物質則明顯下降。玉米落葉松42PPT課件種子萌發(fā)時的生理生化變化43PPT課件植物的生長過程，是體內各個生理活動協(xié)調進行的綜合表現(xiàn)。只有在各種環(huán)境條件的適宜配合下，各生理代謝過程才能協(xié)調進行,植物才能健壯生長，結出豐碩的果實。影響植物生長的主要環(huán)境條件:光溫度水肥等?！?.植物生長與環(huán)境44PPT課件一、溫度：1、對植物生長的影響有三基點；2、通過影響光合、呼吸、蒸騰、有機物運輸、根對水肥吸收影響生長；3、在生長溫度范圍內，隨溫度升高生長加快。植物生長最快的溫度稱生長最適溫度；生最健壯的溫度稱生長協(xié)調最適溫度；4、存在溫周期現(xiàn)象：植物季節(jié)或晝夜溫度變化對植物生長的影響；5、晝夜溫度變化對植物生長有利，因為，只有綠色器官進行光合，而所有細胞都進行呼吸，所以白天溫度高，而夜溫低，有利于減少呼吸消耗，增加物質積累。同時較低的夜溫促進根系合成CTK。45PPT課件46PPT課件光照直接影響間接影響種子萌發(fā)、細胞分化、細胞生長、形態(tài)建成、光周期、開花誘導光合作用、葉綠體發(fā)育、葉綠素合成、氣孔運動、蒸騰作用、吸收水分和礦質元素、有機物質運輸、調節(jié)酶的活性、調節(jié)植物內源激素水平等影響其它環(huán)境條件進而影響生長二、光照：對植物的影響表現(xiàn)在兩個方面：47PPT課件對生長的直接效應：1.種子萌發(fā)需光種子萌發(fā)需光種子的萌發(fā)受光照的促進，而需暗種子的萌發(fā)則受光抑制。煙草、萵苣、胡籮卜等種子即為典型的需光種子。

2.光能抑制細胞的延伸生長、促進細胞的分化成熟從細胞延伸生長所需的物質基礎來說，光是必需的。對延伸生長過程來說，光并不是必需的。光對植物的延伸生長有抑制作用，強光比弱光的抑制作用更大。光對促進細胞的分化與成熟有利，強光下生長的植物比較矮小，但組織分化完全，植株健壯。

48PPT課件3.植物形態(tài)建成不可缺少。影響植物光的形態(tài)建成（依賴光調節(jié)和控制植物生長、分化和發(fā)育的過程，是低能過程，光在此作為信號而不是能量，通過光敏素起作用）。表現(xiàn)在：黃化苗的轉綠。植物若較長時間處在黑暗中，生長會呈黃化狀態(tài)，表現(xiàn)出莖葉淡黃、莖稈柔嫩細長、葉小鱗片狀等。若給黃化植株照光，就能使莖葉逐漸轉綠，植株健壯。藍光：阻止黃化現(xiàn)象的發(fā)生，紅光：促進黃化植物正?；h紅光：逆轉紅光的作用，紫外光：抑制細胞伸長。49PPT課件50PPT課件4.誘導植物開花。日照時數影響植物的生長與休眠,對絕大多數多年生植物都是長日照條件促進生長、短日照條件誘導休眠。成花誘導自然界許多植物開花受光周期的誘導，如長日植物小麥、短日植物蒼耳等植物的開花對日照的長短都有嚴格的要求。51PPT課件黑暗下秧苗：鮮重高，干重低；莖柔、葉小、色淡、機械組織不發(fā)達。因無光照，無葉綠素，因此不能制造光合產物，還要分解原來體內存在的有機物。光下的秧苗：光合作用強，制造的有機物多，干重高，鮮重小。葉大而厚、深綠色、機械組織發(fā)達。**有兩組秧苗，一組放在光下，一組放在黑暗中，問這兩組秧苗在干重、鮮重和形態(tài)上有什么不同？52PPT課件三、水分：水是細胞分裂、伸長及植物生長動力，各代謝的必需條件；缺水會使代謝分解加強而合成下降；缺水光合受阻、有機物運輸受阻；水分過多，根的通氣條件不良，生長差，易造成倒伏、落花落果。水充足延長伸生長期，缺水分化期提前，促進衰老。53PPT課件以小麥為例討論水分在植物一生中的作用★★★主要表現(xiàn)在對種子萌發(fā)、植物生長及形態(tài)建成、授粉受精及開花結實、休眠等方面影響。1.水分在種子萌發(fā)中的作用：吸水是種子萌發(fā)的首要條件。如小麥要吸足它重量50%以上的水分才可萌發(fā)。2.水分在植物生長及形態(tài)建成中的作用：水分是植物細胞擴張生長的動力。充足的水分使細胞產生膨脹壓力；如果水分不足，擴張生長受阻，植物生長慢，使植株矮小。如小麥，在拔節(jié)和抽穗期間，主要靠各節(jié)間細胞的擴張生長來增加植株高度，如果嚴重缺水，不僅植株生長矮小，而且有可能抽不出穗子，導致嚴重減產。

54PPT課件3.水分參與光合作用，光合作用產物是建造細胞壁和原生質的材料。缺水光合作用降低，有機物趨向分解，無效呼吸增加，這些都不利于植物生長。但若水分過多，植物生長很快，莖葉柔嫩，機械組織不發(fā)達，易倒伏，抗逆性差，小麥等禾谷類植物易造成后期倒伏。55PPT課件4.水分在授粉受精及開花結實中的作用：水分對花的形成過程是十分必要的，雌雄蕊分化期和花粉母細胞、胚囊母細胞減數分裂期，對水分特別敏感。如果水分缺乏或高溫干旱，易引起“曬花”，幼穗分化延遲，易引起穎花退化。如小麥則引起花粉畸形，胚囊發(fā)育不完全而形成不孕小花，空粒增加。而花期遇雨，則會形成灌花，雨水將雌蕊柱頭上分泌物（柱頭液）沖掉，花粉大量吸水破裂，授粉不能正常進行。如果作物生長后期陰雨連綿，氣溫低，光照差，影響光合，有機物形成少，造成秕粒。因此只有充足而適當的水分才能使植物正常生長和發(fā)育，達到高產、穩(wěn)產。56PPT課件5.水分在植物休眠中的作用：休眠是植物經過長期進化而獲得的一種對環(huán)境條件及季節(jié)性變化的生物學適應性。小麥成熟過程中，含水量逐漸減少，束縛水/自由水之比增加，原生質狀態(tài)由溶膠變?yōu)槟z，使種子處于強迫休眠之中。如果小麥成熟期間遇雨，持續(xù)時間稍長，便會造成“穗發(fā)芽”。因而風干種子安全貯藏必須在安全水以下。秋雨過多時，多年生樹木不能及時停止生長和進入休眠，影響越冬性（易受凍害和旱害）。57PPT課件四、礦質營養(yǎng)

N、P是IAA、CTK、葉綠素和許多Vit的成分，N肥供應充足時，植株高大、葉片濃綠肥厚，功能期延長，分枝多。

Ca和Mg構成細胞壁中膠層的成分；

Zn與生長素、葉綠素的合成有關，缺Zn時光合降低，生長受阻；

Fe、Cu、Mo、K等分別是不同酶的成分或活化劑，缺乏時植物體內物質代謝就會遭受破壞。

五、機械刺激：主要是因為機械刺激影響了植株的激素平衡，通常是增加了乙烯的合成，減少生長素的含量。

58PPT課件六、植物間的相互作用：相生：植株間相互促進，相互利用相克：某種植物排出的物質直接或間接地阻礙他種植物的生長發(fā)育并使之從生活環(huán)境中脫離的現(xiàn)象。研究植物相生相克、生化他感及其在耕作制度中的應用；調控作物栽培環(huán)境從而達到優(yōu)質高產的理論與技術。59PPT課件六、植物間的相互作用：一種植物分泌出特殊物質可抑制或排斥另一種植物。故可利用這種相克，通過輪作的方法，可有效抑制雜草。例如向日葵能抑制馬齒莧、曼陀蘿花等雜草；高粱能抑制大須芒草、垂穗草等雜草生長，大蔥可抑制地下竹節(jié)草等雜草生長。60PPT課件植物相克謠作物不能胡搭配，亂點鴛鴦必吃虧。葡萄園邊栽花椒，葡萄麻辣吃不了。番茄苜蓿忌核桃，兩相枯亡長不好。土豆地邊莫種瓜，否則免疫作害它。茴香和艾種一起，茴香矮小難長起。芝麻種在高粱地，遲遲不熟把人氣。蓖麻種在芥菜前，蓖麻葉子會枯干。水仙鈴蘭相毗鄰，兩敗俱傷可惜人。芥菜最怕卷心菜，二者千萬要分開。丁香厭惡紫羅蘭，隔離種植莫遲延。郁金香忌勿忘我，二者不能一起過。作物相克學問多，種植也要講科學。

61PPT課件高山植物矮?。ǜ呱桨珣B(tài)）的原因：①空氣稀薄、光照強、紫外光多，破壞IAA，抑制植物細胞延伸生長。使植株生長緩慢；②水少，土壤瘠薄，造成植物因缺少水、肥而生長不良；③夜溫過低，代謝緩慢，生長緩慢；④風力、雨雪、冰雹都較猛烈，機械剌激多，增加了乙烯的含量，減少了生長素的含量，不利植物生長發(fā)育。62PPT課件干旱地區(qū)植物矮小的原因：①水少、溫度高、濕度小，常使植物失水超過吸水，植株水分虧，細胞分裂、尤其延伸生長受阻，細胞分化成熟提前，過早停止延伸生長，植株??；②光照強破壞生長素，影響細胞延伸生長。加之水分不足③干旱地區(qū)往往土壤肥力不足，尤其N素缺乏，影響了生長。63PPT課件一、概念

1.依賴光控制細胞的分化、結構和功能的改變，最終匯集成組織和器官的建成，稱為光形態(tài)建成（光的范型作用），亦即光控制發(fā)育的過程。相反，暗中生長的植物表現(xiàn)出各種黃化特征，莖細長，頂呈鉤狀，葉小而黃現(xiàn)象，稱為暗形態(tài)建成。（這時的植物有全部的遺傳信息，但因缺乏光，大部分基因不能表達。）§4.光的形態(tài)建成64PPT課件光作用形式：在光合作用中，是將光能轉化為化學能；而在photomorphogenesis中，光是一種信號，激發(fā)受體，推動細胞內一系列反應，最終表現(xiàn)為形態(tài)結構的變化。一些光形態(tài)建成所需紅光的能量和一般光合作用補償點的能量相差10個數量級。是弱光反應，光是信號而不是能源65PPT課件二、光受體1Photoreceptors:

能感受光的信息如光強度、光質、光照時間、光照方向等光信號的變化，把這些信號放大，使植物能隨外界光照因素的變化而做出相應的反應，進而影響植物的光形態(tài)建成的色素。2隱花色素：又稱為藍光受體或藍光/近紫外光受體。藍紫光抑制生長、促進分化、抑制黃化現(xiàn)象的產生，就是隱花色素所起的藍光效應。3UV-B受體：吸收光譜在280nm~320nm。4光敏色素(phytochrome,PHY)：感受紅光和遠紅光。66PPT課件三、光敏素1、光敏色素的發(fā)現(xiàn)1938，Hammer&Bonner，發(fā)現(xiàn)弱光打斷短日照植物暗期長度，阻止短日照植物開花1945，Borthwick&Hendricks，確定600~680nm的紅光可中斷SDP暗期1952，Borthwick&Hendricks（美國農業(yè)部馬里蘭州貝爾茨維爾農業(yè)研究中心），發(fā)現(xiàn)了紅光和遠紅光對植物種子萌的影響1964，從黃化燕麥幼苗中提取純化出光敏色素。

67PPT課件2、光敏色素的分布綠藻、紅藻、苔蘚、地衣、蕨類、裸子植物和被子植物中許多生理現(xiàn)象都和光敏色素的調控有關。真菌沒有光敏色素，另有隱花色素吸收藍光進行光形態(tài)建成。在植物進化的歷史長河中，可能吸收藍光／近紫外光的隱花色素的作用逐漸減弱，而吸收紅光／遠紅光的光敏色素作用在逐漸增強，所以光敏色素在植物進化過程中的意義越來越大。68PPT課件2、光敏色素的分布光敏色素分布在植物各個器官中。黃化幼苗的光敏色素含量比綠色幼苗高20-100倍。禾本科植物的胚芽鞘尖端、黃化豌豆幼苗的彎鉤、各種植物的分生組織和根尖等部分的光敏色素含量較多。一般來說，蛋白質豐富的分生組織中含有較多的光敏色素。在細胞中，光敏色素分布在膜系統(tǒng)，胞質溶膠和細胞核等部位。69PPT課件四、光敏色素的理化性質和光化學轉換1、光敏色素的理化性質光敏色素是一種易溶于水的色素蛋白質，相對分子量為2.5×105。它是由2個亞基組成的二聚體，每個亞基有兩個組成部分：生色團和脫輔基的蛋白質，兩者結合為全蛋白質。生色團是一長鏈姿狀的4個吡咯環(huán)，與膽色素的膽綠素結構相似，相對分子量612，具有獨特的吸光特性。光敏色素有兩種類型：紅光吸收型，Pr，吸收峰在660nm處，呈藍綠色：遠紅光吸收型，Pfr，吸收峰在730nm處，呈淺綠色，是生理激活型。70PPT課件Pr比較穩(wěn)定，Pfr不穩(wěn)定（生理活性型）。在黑暗條件下，Pfr會逆轉為Pr，而使Pfr濃度降低；Pfr也會被蛋白酶降解。Pfr的半衰期為20min~240min。Pfr一旦形成，即和某些物質（X）反應，生成Pfr·X復合物，經過一系列信號放大和轉導過程，產生可察生理反應。X的性質還不清楚。71PPT課件五、高等植物中光敏素控制的某些生理作用種子萌發(fā)小葉運動光周期反應葉脫落彎鉤張開膜透性改變花誘導塊莖形成節(jié)間延長向光敏感性子葉張開性別表現(xiàn)根原基起始花色素形成肉質化單子葉植物葉片展開

葉分化與擴大質體形成葉片偏上生長節(jié)律現(xiàn)象激素代謝GACTK含量自由生長素含量IAA的合成和運輸乙烯生物合成72PPT課件六、光敏素作用機理膜假說：

膜假說是建立在快反應之上?？旆磻侵笍奈展饬孔拥秸T導出形態(tài)變化的反應迅速，以分秒計。如含羞草、合歡葉片運動、轉板藻葉綠體運動、棚田效應（tanadaeffect）（離體綠豆根尖在紅光下誘導膜產生少量正電荷，反以能粘附在帶負電荷的玻璃表面，而遠紅光則逆轉這種效應）等。該假說認為光敏素可迅速改變膜的透性。轉板藻葉綠體運動信號轉導途徑：紅光→Pfr增多→跨膜Ca2+流動→細胞質中Ca2+增加→CaM激活→肌球蛋白輕鏈激酶活化→肌球蛋白收縮→葉綠體轉動。73PPT課件轉板藻的葉綠體運動，紅光使葉綠體轉為面對光照的方向74PPT課件基因調節(jié)假說：基因調節(jié)假說是建立在慢反應之上。以小時或天計。光信號經過傳遞、放大、激活轉錄因子、活化或抑制某些特定基因，使轉錄單股mRNA的速度改變，翻譯成特殊蛋白質，表現(xiàn)特定形態(tài)建成。光對轉錄的調節(jié)有時也很迅速。75PPT課件（植物體各部分間相互作用、相互影響的現(xiàn)象）一、地上和地下部生長的相關性（根深葉茂、本固枝榮的生理基礎）★★★相互促進：地上通過光合為根系提供糖類、維生素、IAA等供地下生長所需；根吸收水、肥、合成氨基酸、CTK等供地上部分生長需要。相互制約：二者生長都需要消耗糖類、氮素與其它營養(yǎng)元素，因此存在競爭制約。這種相關性主要表現(xiàn)在根/冠比（地下部分與地上部分重量比，干重或鮮重）變化上：

§5.植物生長的相關性76PPT課件條件缺水水足光照足光照弱根冠比增加降低增加降低

條件氮多氮少增施磷鉀缺Fe、B根冠比降低增加增加降低

條件地溫高氣溫高適當修剪適當中耕根冠比增加降低降低增加77PPT課件*摘心、打杈、修剪等措施：①減少養(yǎng)分無謂消耗，改變有機物分配方向；②改善通風透光條件，促進光合，增加物質積累；③調節(jié)根冠比，加強吸收，獲得更養(yǎng)分；④調節(jié)營養(yǎng)與生殖的相關性。78PPT課件二、主莖與側枝生長的相關性：表現(xiàn)為頂端優(yōu)勢：主莖上頂芽對側芽生長的抑制現(xiàn)象。原因：①頂芽產生IAA極性向下運輸對側芽生長抑制，距頂芽越遠，IAA分解越多，抑制越?。虎谂c側芽比，頂芽是一個強生長中心，獲得營養(yǎng)多，生長強。79PPT課件在生產上，常頂端優(yōu)勢的利用原理，控制植物的生長。

修剪整形以削弱頂端優(yōu)勢；生長抑制劑可加強頂端優(yōu)勢。對用材林加強頂端優(yōu)勢，以利于主干通直。茶樹、桑樹、香椿等需要破壞頂端優(yōu)勢以得到較多枝葉而增加產量。在果樹栽培中，利用頂端優(yōu)勢原理進行修剪整形，以形成合理的樹體結構，調整生長和結果。在培育苗木時，常采取斷根和移栽的方法，切斷主根，促進側根萌發(fā)，提高苗木質量。80PPT課件三、營養(yǎng)器官與生殖器官生長的相關性：相互依賴:營養(yǎng)器官生長為生殖器官生長提供物質和能量。健壯的營養(yǎng)生長為生殖生長(成花誘導、花芽分化、授粉受精及子實生長)奠定基礎。生殖器官的存在，形成了植株的眾多代謝庫，促進物質代謝和轉運，有利光合及營養(yǎng)生長（根、枝葉）81PPT課件相互制約：生殖器官和營養(yǎng)器官都需要有機營養(yǎng)和無機營養(yǎng)。當一方生長過盛，必然影響到另一方生長。如營養(yǎng)生長過旺，枝葉徒長，營養(yǎng)大量消耗，必然影響生殖生長的各個環(huán)節(jié)，最終影響產量。生殖生長過旺，花果過多，往往消耗大量營養(yǎng),影響營養(yǎng)生長尤其是根系生長。

82PPT課件果樹的大小年現(xiàn)象是植物在長期的自然選擇中，形成的保護性自我調整的特性。赤霉素對果樹花芽的分化具有抑制作用。果實豐收的大年，很多的養(yǎng)分為花果所消耗，大量的正在發(fā)育的種籽產生的赤霉素抑制了花芽的分化。翌年，生殖生長肯定受到限制，形成了小年。當年的營養(yǎng)生長卻得到了恢復和促進。正常而又健壯的營養(yǎng)生長，為下一年的分化了許多花芽，形成大年?！皾M樹花、半樹果,半樹花、滿樹果”

83PPT課件一、植物生長大周期

植物生長過程中，不論是細胞、器官或整株的生長速率，都表現(xiàn)出慢—快—慢的規(guī)律，稱生長大周期。呈“S”型曲線。§5.植物生長的周期性與運動84PPT課件原因：開始生長細胞處于分裂期，細胞數目增加但體積變化不大（慢），伸長期，體積迅速增加（快），而進入分裂期，細胞生長減緩（慢）。器官由細胞經組織組成，所以生長表現(xiàn)為慢—快—慢。而植株個體在生長初期，光合面積小，根不發(fā)達，合成物質少，所以生長慢，以后隨光合面積和根系不斷擴大，物質合成增加，生長加快，至衰老，光合下降，生長也下降直至停止。群體由個體組成，所以個體、群體生長也均表現(xiàn)出慢—快—慢。85PPT課件二、生長的晝夜周期性植物生長速度在晝夜間發(fā)生規(guī)律性變化稱為dailyperiodicity原因：光、溫、水等因素晝