精品课程《植物生理学》课件 10 植物的生长生理.ppt.ppt
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1、第十章,植物的生长生理,Growth physiology,本章主要介绍植物营养器官的生长,这一过程是十分重要的。 农业生产中: 如果以营养器官为收获物,直接影响; 如果以生殖器官为收获物,间接影响,第一节 种子的萌发 1.影响种子萌发的外界条件,1)水分,吸水是种子萌发的第一步。 吸水后,生理作用才能逐渐开始,因为 (1)水可以软化种皮: 透氧,胚易于突破; (2)使细胞质由凝胶状转入溶胶状: 代谢加强,酶活性增加,贮藏物分解; (3)促进可溶性物质的运输,种子吸水的程度、与速率与下列因素相关: (1)种子成分:淀粉或油料种子吸水达到风干重量的3070即可萌发;蛋白质种子吸水要超过干种子重量
2、时,才能萌发。,(2)温度: 在一定温度范围内,温度越高,吸水越快,萌发也越快。 (3)环境中的水分状况: 土壤中有效水分含量高时,有利于种子的吸水和萌发,干旱则相反; 水分过多,会造成温度降低、氧气缺乏,不利于种子萌发。,2)氧气 (1)需氧量: 一般需要氧气浓度在10以上才能萌发。 (2)缺氧:,3)温度 (1)三基点: (2)种子萌发需要的温度范围,4)光照,(1)需光种子:在有光条件下良好萌 发,在黑暗中则不能 萌发或发芽不好。 (2)需暗种子:在光下萌发不好,在 黑暗中萌发良好。 (3)中光种子:萌发不受光照影响。,2.种子萌发的生理、生化变化 1)种子的吸水: 三个阶段: 急剧吸水
3、、吸水停止、重新迅速吸水,表现出快 慢 快的特点。,(1)阶段I吸涨吸水阶段: A.是依赖于原生质胶体吸涨作用的物理性 吸水。 B.无论是死种子还是活种子、休眠与否同 样可以吸水; C.通过吸涨吸水,原生质由凝胶转变为溶 胶状态,细胞结构和功能恢复。,(2)阶段II缓慢吸水阶段: A.由于原生质水合程度趋于饱和,细胞膨压增加等因素,出现的一个吸水暂停或速度变慢的阶段; B.细胞中基因开始表达; C.酶促反应和呼吸作用增强; D.贮存物质开始分解,一方面给胚的发育提供营养,另一方面,也降低了水势,提高了吸水能力。,(3)阶段III生长吸水阶段: A.在贮存物质转化的基础上,原生质组分的合成旺盛,
4、细胞吸水再一次加强; B.种子形态上发生可见的变化; C.胚根突出种皮后,有氧呼吸加强; D.新生器官生长加快,表现为种子的吸水和鲜重持续增加。,2)呼吸作用的变化和酶的形成 (1)呼吸的变化 在胚根突出种皮之前,种子的呼吸主要是无氧呼吸,在胚根长出之后,便以有氧呼吸为主了。,(2)酶的形成: 萌发种子中酶的来源有两种: A.从已经存在的束缚态的酶释放或活化而来;支链淀粉葡萄糖苷酶。 B.通过蛋白质合成而形成的新酶。a-淀粉酶。,3)有机物的转变 种子中贮存着大量的有机物,主要有淀粉、脂肪和蛋白质。 不同的植物种子中,三种物质的含量差异很大,通常以含量多的物质为依据,将种子区分为: 淀粉种子、
5、油料种子和豆类种子(蛋白质种子)。,(1)碳水化合物的转变 参与淀粉降解的酶: 淀粉酶:有-淀粉酶和-淀粉酶 -淀粉酶:为淀粉内切酶,任意水解淀粉分子内的-1,4-糖苷键; -淀粉酶:淀粉外切酶,从非还原端按顺序分解-1,4-糖苷键。 脱支酶: 分解-1,6-糖苷键 麦芽糖酶:分解麦芽糖形成葡萄糖。,贮存的淀粉还可以发生磷酸解: 在磷酸的参与下,淀粉磷酸化酶降解淀粉形成葡萄糖-1-磷酸。 淀粉酶:高温下活性高,低温活性低; 淀粉磷酸化酶:在低温下具有较高的活性。,(2)脂肪的转变 A.脂肪在脂肪酶的作用下分解为甘油和脂肪酸; B.脂肪酶在酸性条件下活性高,具有自我催化的性质; C.脂肪酸进入乙
6、醛酸体,经氧化形成乙酰CoA; D.乙酰CoA经乙醛酸循环形成琥珀酸,进入TCA循环。,(3)蛋白质的转变 水解蛋白质的酶有蛋白酶和肽酶两类。 蛋白酶:分解蛋白质成许多小肽;如木瓜蛋白酶,菠萝蛋白酶等; 肽 酶:将小肽完全降解成氨基酸,谷类作物含有二肽酶,能水解二肽为氨基酸。,由蛋白质分解生成的氨基酸进一步可以: A.形成新的氨基酸重新构成蛋白质或其他用途; B.多余的氨基酸通过氧化脱氨作用,分解为游离氨和酮酸; C.植物体氨含量稍多,就会引起中毒,植物利用酰胺的形式保存氨,既可以解除氨毒害,又可以随时释放以供所需。,初次合成:利用土壤中吸收的或硝酸还原产生的氨合成氨基酸的过程; 再度合成:利
7、用酰胺释放出的氨合成氨基酸的过程。,酰胺: 既是氨的贮藏者,也是供应者,有时还是主要的运输形式。,萌发种子中有机物质的转化,3.种子的寿命 种子寿命(seed longevity): 是指种子从采收到失去发芽力的时间。,不同植物的种子寿命有着极大的差异: 柳树:12h 水稻、小麦:13a 蚕豆、绿豆:611a 稗草:1318a 皱叶酸膜:80a 莲子:100400a,贮藏条件影响种子寿命 干燥:长;湿润:短 低温:长;高温:短,顽拗性种子: 一些热带水果的种子不耐脱水干燥,也不耐零下低温贮藏,这类种子称为顽拗性种子。,第二节 细胞的生长和分化,植物的生长是以细胞的生长为基础的: 通过细胞分裂增
8、加细胞数量; 通过细胞伸长增加体积。 种子萌发 细胞分裂和新细胞体积增加,幼苗迅速长大; 由于细胞的分化,形成各种组织和器官,长成完整的植物体。,1.细胞分裂的生理 细胞周期(cell cycle):细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束。包括: 分裂期(M):前、中、后、末 分裂间期:G1、S、G2,控制细胞周期的关键酶是依赖于细胞周期蛋白(cyclin)的蛋白激酶(CDK),DAN含量的变化,RNA及蛋白质的变化 RNA和蛋白质含量在G1期就开始增多,S期显著上升,G2期后期再次增多。 呼吸速率的变化 分裂期对氧的需求很低,而G1期和G2期后期氧吸收量都很高。,激素对分裂的影响 IAA:影响细胞
9、间期的DNA合成; CTK:诱导特殊蛋白质合成,是细胞 分裂必须的; GA:促进G1期DNA合成,因此缩短 G1期和S期所需的时间; PA:促进G1后期DNA的合成和细胞 分裂。,2.细胞伸长的生理 1)分生区细胞和伸长区细胞。 2)伸长区细胞的代谢特点: (1)呼吸速率增高26倍; (2)蛋白质量增加约6倍; (3)核酸及细胞壁也增加。,3)细胞伸长时细胞壁的变化: (1)细胞壁的结构 构成细胞壁的成分中,90%左右是多糖,10%左右是蛋白质、酶类以及脂肪酸等.,多糖:纤维素、半纤维素、果胶。 A.140010000个D-葡萄糖通过-1,4糖苷键结成长链,成为纤维素分子; B.2000个纤维
10、素分子平行排列聚合成束,称为微团; C.每20个微团的长轴平行排列,聚合成束,构成微纤丝; D.细胞壁就是以微纤丝为基本框架构成的。,细胞壁,微纤丝,微团,纤维素分子,D-葡萄糖,微纤丝是在电子显微镜下能看到的微细结构,存在于细胞壁中的纤维素是自然界中最丰富的多糖。据推算,每年地球上由绿色植物光合作用生产的纤维素可达1011t之多,而1990年全球粮食产量只有2.2109 t。如何把纤维素转化成为人类可利用的食物或者有效能源,是人们长期渴望解决的重大课题。,(2)激素与细胞伸长的关系。 IAA:酸生长学说,活化扩展素,GA 现象: 1)不刺激H+的排出,不能引起壁的酸化; 2)刺激伸长的滞后期
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