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植物的生长生理, 生殖生理, 我国北方农民采用的“闷麦法”就是利用这个原理。, 但GA不是春化素!?①有些植物(紫罗兰)经低温处理后体内GA含量并不…
植物的生长生理
植物的生长
一、植物生长的周期性
(一)生长大周期
植物器官或整株在不同生育时期的生长速率表现出慢—快—慢的变化规律,呈现“S”型的生长曲线。
(二)植物生长的温周期性
植物的生长按温度的昼夜周期性发生有规律的变化。
夏季:植物的生长速率白天慢,夜晚快
冬季:则相反。
(三)植物生长的季节周期性
植物的生长在一年四季中发生规律性的变化。
二、植物生长的相关性
(一)地下部与地上部的相关
1、相互依赖 有机营养物质和植物激素的交流
2、相互制约 — 对水分、营养的争夺
(2)矿物质
(3)温度
(1)水分
(4)光强
(二)顶端优势植物顶端在生长上占优势并抑制侧枝或侧根生长的现象
1、营养学说
2、生长素学说
(三)营养生长与生殖生长的相关
1、相互依赖
2、相互制约
(2)生殖器官的生长抑制营养器官的生长
(1)营养器官生长过旺,消耗较多养分,影响生殖器官的生长。
三、外界条件对植物生长的影响
(一)温度对植物生长的影响
(二)水分对植物生长的影响
(三)光对植物生长的影响
间接作用
(1)光合作用合成的有机物是植物生长的物质基础。
(2)光合作用转化的化学能是植物生长的能量来源。
(3)加速蒸腾,促进有机物运输。
直接作用
(1)、光抑制茎的生长
(2)、光抑制多种作物根的生长
(3)、光形态建成
植物的运动:指植物器官在空间位置上有限度地移动
感性运动
感性运动:指由没有一定方向性的外界刺激所引起的运动,运动的方向与外界刺激的方向无关
近似昼夜节奏的生物钟运动
指植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。
向性运动
指植物的某些器官由于受到外界环境的单向刺激而产生的运动 。 向性运动是生长的不均匀而引起的。
光形态建成与光受体
一、光敏色素
(一)光敏色素的发现
莴苣种子萌发受到促进或抑制只与最后一次照射的光质有关,红光促进,远红光抑制。
(二)光敏色素的性质
前体 Pr Pfr [Pfr · x] 生理反应
光敏色素的两种类型
(1)PhyⅠ:黄化组织光敏色素
(2)PhyⅡ :绿色组织光敏色素
(三)光敏色素与光形态建成
快反应:指从吸收光量子到诱导出形态变化的反应迅速,以分秒计。
慢反应:指光敏色素吸收光量子后,对植物生长发育的调节速度缓慢,以小时或天计。
(四)光敏色素的生理作用
(五)光敏色素的作用机理
1、膜假说——解释快反应
2、基因调节假说—解释慢反应
生殖生理
二、光周期 一天之中白天和黑夜的相对长度。(植物对白天和黑夜相对长度的反应。)
(一)光周期的发现
加纳和阿拉德
(二)光周期的反应类型
1、短日植物 SDP:指在昼夜周期中日照长度短于临界日长值才能开花的植物。
适当地缩短光照或延长黑暗可提早开花。
2、长日植物LDP:指在昼夜周期中日照长度大于临界日长才能开花的植物。
适当延长日照长度可促进开花。
3、日中性植物DNP:指在任何日照条件下都能开花的植物。
光周期的诱导在光周期诱导中三个最主要的因素是:临界日长、诱导周期数、光的性质
1、诱导周期数——植物达到开花适宜的光周期数
3、光质—红光对花诱导最有效
2、光强
(五)临界暗期与暗期间断
临界暗期:指昼夜周期中LDP能够开花的最长暗期长度或SDP开花所需的最短暗期长度。SDP实际上是长夜植物,LDP是短夜植物
SDP的成花反应需要长暗期,但光期过短亦不能成花。
暗期间断的效果取决于最后一次照射的是红光还是远红光。
(六)、光敏色素与成花诱导
光敏色素控制植物开花取决于Pfr/Pr的相对比值,而不取决于其绝对量。
光周期刺激的感受和传导
1、感受光周期的部位—叶片
2、开花刺激物的传导—嫁接
(八)温度和光周期的关系
温度不但影响光周期通过的迟早,还改变植物对光周期的要求。
光周期诱导开花的机理
1、成花素假说 —— 柴拉轩
适宜的光周期诱导下,叶片产生开花刺激物 — 成花素。
2、开花抑制物假说
(三)碳氮比假说—Krebs
C/N较大时,植物开花; C/N较小时,则延迟开花或不开花。
第四节 受精生理
一、花粉和柱头的生命力
(一)花粉的生活力
(二) 花粉的贮存条件 — 降低呼吸作用
2、温度 — 贮存最适温度:1~5℃
3、空气中CO2和O2含量
1、湿度 — 较干燥的环境(相对湿度为30%~40%)
4、光线 — 以遮阴或黑暗处贮存较好
二、花粉的生物化学特性
1、壁物质:
2、含氮化合物:
3、碳水化合物和脂类:
4、色素和酶
5、激素与维生素
6、矿质和水分
三、柱头的生物化学特性
3、寿命比花粉长
4、比花粉耐高温
2、分泌粘性很强的物质
5、pH 5.5~6.5
1、有乳头状突起
四、受精过程
1、识别
克服不亲和性的可能途径
1、花粉蒙导法
2、蕾期授粉法
3、物理化学处理法
4、组织培养
5、细胞杂交
2、花粉的萌发和花粉管的伸长
花粉落在柱头上,受到柱头分泌物的刺激,开始吸水萌发。花粉中含有淀粉和脂肪,水势较低,从柱头吸水,花粉内壁通过萌发孔向外突出形成花粉管
3、受精—双受精作用
五、受精过程中雌蕊的生理生化变化
3、吸水和吸收无机盐的能力增加
4、有机物和蛋白质代谢加快
2、生长素含量大大增加
(1)花粉的IAA扩散到雌蕊组织
(2)花粉中含有使Trp转变为IAA的E
5、营养物质向生殖器官输送增强
1、呼吸速率增加 — 增加0.5~1倍
六. 影响受精的因素
柱头的活力
环境条件
(2)相对湿度 70%~80%
(3)其他: 土壤水肥条件、通风、透光、硼
(1)温度 25~30℃
花粉的活力
七. 无融合生殖和单性结实
1.无融合生殖(无配子生殖):
是指被子植物中由未受精的卵或胚珠内某些细胞直接发育成胚,产生有籽果实的现象。
单性结实不经过受精作用,子房直接发育成果实(无籽果实)的现象。
三、春化和光周期理论在生产实际中的应用
(一)加速世代繁育,缩短育种进程
1、人工春化,加速成花
1)“闷麦法” — 春天补种冬小麦
(2)春小麦低温处理 — 早熟,躲开干热风
(3)冬性作物的育种 — 加速育种过程
2、利用光周期特性,南繁北育
( 二)、指导引种
SDP,南种北引,生育期延迟,宜引早熟种;北种南引则相反。
LDP,南种北引,生育期缩短,应引迟熟种;北种南引则相反。
(三)、控制开花
(1)人工控制光周期,促进或延迟开花
(2)抑制开花,促进营养生长,提高产量
花器官形成生理
一. 花芽分化
二、花器官形成所需的条件
3、水分
4、有机和无机营养
2、温度 — 高温,有利于花器官的形成
5、植物激素—GA可代替SD促进花器生长,IAA促进柑橘、抑制菊花花器发育。
1、光 — 时间长,强度大,有利花的形成
6、适宜的栽培密度
三、植物性别的分化
(一)多样性
(二)雌雄个体的生理差异
(三)外界条件对植物性别形成的影响
1、光周期 短日照使SDP多开雌花,LDP多开雄花;长日照使LDP多开雌花,SDP多开雄花。
2、温周期较低的夜温有利多数植物雌性表现;反之,有利雄性表现。
3、营养条件C/N 比值低,提高雌花分化的百分数。反之,促进雄花分化。
4、受伤 促进雌花分化
5、化学调控
幼年期与花熟状态
花熟状态:开花前必须达到的生理状态。
幼年期:植物在达到花熟状态之前的生长阶段。
成花诱导生理
一、春化作用:低温促进植物开花的作用
(一)春化作用的概念及类型
1、相对低温型:低温处理促进植物开花,如冬性一年生植物,种子吸涨后即可感受低温。
2、绝对低温型:若不经低温处理,植物绝对不能开花。一般二年生植物和多年生植物属此类。
(二)春化作用的条件
1、低温和时间
去春化作用:在春化过程结束之前,如置入高温条件下,春化效果消失的现象。去春化的有效温度一般为25℃-40 ℃ 。重返低温,可再度春化。
2、需要充足的氧气、适量的水分和作为呼吸底物的糖分。
3、光照 充足的阳光可缩短幼年期,有利贮备充足的营养。
(三)时期、部位和刺激传导
1、时期
3、刺激传导
2、部位
春化过程中的生理生化变化
1、 末端氧化酶
细胞色素氧化酶→抗坏血酸氧化酶
3、核酸含量增加,有新 mRNA合成。
2、 游离氨基酸和可溶性蛋白质含量增加
4、GA含量增加
我国北方农民采用的“闷麦法”就是利用这个原理。
但GA不是春化素!?①有些植物(紫罗兰)经低温处理后体内GA含量并不增加。
②低温诱导抽薹时就出现花芽;GA处理茎伸长或抽薹,但不一定开花。③SDP,GA不能代替低温
临界日长( critical daylength):诱导SDP开花所需的最长日照时数,或诱导LDP开花所需的最短日照时数。
群体效应:单位面积内花粉的数量越多,花粉的萌发和花粉管的生长越好