【教学课件】第十二章植物的成熟和衰老生理.ppt

第十二章 植物的成熟和衰老生理,第一节 种子和果实的成熟 一、种子成熟时的生理、生化变化 种子的成熟过程，实质上就是胚从小长大，以及营养物质在种子中变化和积累的过程。（1）主要有机物的变化在种子成熟过程中：可溶性糖转化为不溶性糖非蛋白氮转变为蛋白质糖转化为脂肪,（2）其他生理变化在种子成熟过程中：呼吸：有机物累积迅速时，呼吸作用也旺盛；种子接近成熟时，呼吸作用逐渐降低。激素：玉米素，赤霉素，生长素，脱落酸。水分：随着种子的成熟而逐渐减少。,（3）外界条件对种子成熟和化学成分的影响风：风旱不实。干旱：玻璃状籽粒。温度：适当低温有利于油脂的累积，较低温度有利于不饱和脂肪酸的形成。营养条件：氮肥：提高蛋白质含量 钾肥：加速糖转化，增加淀粉含量 磷肥：促进脂肪的形成,二、果实成熟时的生理、生化变化1、果实的生长（1）生长曲线S形曲线：肉质果实双S形曲线：一些核果（2）单性结实定义：不经受精作用而 形成不含种子的果实。天然的单性结实：营养繁殖刺激性单性结实：刺激（如生长物质处理）,2、呼吸骤变（Respiratory climacteric）（1）定义 当果实成熟到一定程度时，呼吸速率首先降低，然后突然增高，最后又下降，此时果实便进入完全成熟期。这个呼吸高峰，便称为呼吸骤变。（2）骤变型果实与非骤变型果实骤变型果实：苹果、香蕉、梨、桃、番木瓜、芒果等非骤变型果实：橙、凤梨、葡萄、草莓、柠檬等。区别：a:前者含有复杂的贮藏物质，在摘果后达到完全可食 状态前，贮藏物质强烈水解，呼吸加强。b:骤变型果实成熟比较迅速,呼吸骤变是由于果实中产生乙烯的结果。乙烯可增加果皮细胞的透性，加强内部氧化过程，促进果实的呼吸作用，加速果实成熟。（4）后熟作用 呼吸骤变期间果实内部的变化是果实的后熟作用。呼吸骤变的出现，标志着果实成熟达到了可食的程度。（5）实践意义人工催熟，延迟果实成熟，促进棉铃吐絮等。,3、肉质果实成熟时色、香、味的变化（1）果实变甜 淀粉 可溶性糖。（2）酸味减少 有机酸含量下降。（3）涩味消失 单宁被氧化或凝结成不溶于水的胶状物质。（4）香味产生产生一些具有香味的物质。主要是酯类。（5）由硬变软果胶质变为可溶性的果胶；果肉细胞中淀粉粒消失。（6）色泽变艳叶绿素破坏，类胡萝卜素仍较多；形成花色素。,4、果实成熟时蛋白质和激素的变化（1）蛋白质含量上升（2）激素变化 开花与幼果生长时期：生长素、赤霉素、细胞分 裂素含量增高。苹果果实成熟时：乙烯含量达到高峰。葡萄、柑橘成熟时：脱落所含量最高。,第二节 种子和延存器官的休眠 休眠：植物在个体发育过程中生长和代谢均暂时极不活跃的现象，称为休眠。一、种子休眠的原因和破除1、种皮限制（机械破损，温水处理，物理处理）2、胚未完全发育（层积处理）3、种子未完成后熟（层积处理）4、抑制物质存在（层积处理，清水漂洗）激素处理，光照处理等。层积处理：将种子埋在湿沙中置于低温（110）环境中，放置数月（13月）的处理。,二、延存器官休眠的打破和延长1、打破：赤霉素处理2、延长：0.4%的萘乙酸甲酯,第三节 衰老,一、植物的衰老定义：指一个器官或整个植株生理功能逐渐恶化，最终自然死亡的过程。二、衰老时的生理、生化变化 植物在衰老过程中，其外部表现为生长速率下降、叶色发黄，同时在其内部也发生了一系列生理生化变化，主要表现为：,二、衰老时的生理、生化变化光合色素丧失 叶绿素含量不断下降，叶绿素a/b比值减小，最后导致光合能力丧失。核酸的变化 RNA总量下降，尤其是rRNA的减少最为明显。DNA含量也下降，但下降速率较RNA小。蛋白质的变化 蛋白质分解超过合成，游离氨基酸积累。核糖核酸酶、蛋白酶、酯酶、纤维素酶的含量或活性增加。呼吸作用异常 呼吸速率先下降、后上升，又迅速下降，但降低速率比光合速率降低的慢。激素变化 促进生长的植物激素如IAA、CTK、GA等含量减少，而诱导衰老的植物激素ABA和Eth含量升高。细胞结构的变化 膜结构破坏，膜选择透性丧失，细胞由于自溶而解体。,三、影响衰老的外界条件1、光：光能延缓叶片的衰老。2、温度：低温和高温都会加快叶片衰老。3、水分：干旱促使叶片衰老，加速蛋白质降解和提高呼吸速率，叶绿体片层结构破坏，光合磷酸化受抑制，光合速率下降。4、营养：营养缺乏导致叶片衰老。,四、植物衰老的原因1、营养亏却理论 生殖器官是一个很大的“库”.垄断了植株营养的分配,聚集了营养器官的养料,引起植物营养体的衰老.但此理论不能解释下列问题:即使供给已开花结实植株充分养料,也无法使植株免于衰老.雌雄异株的大麻和菠菜,在雄株开雄花后,不能结实,谈不上积累营养体养分,但雄株仍然衰老死亡.,2、植物激素调控理论 植物营养生长时，根系合成的细胞分裂素运到叶片，促使蛋白质合成，推迟植株衰老。但是植株开花、结实时 根系合成的CTK数量减少，叶片得不到足够的CTK；花和果实内CTK含量增大，成为植株代谢旺盛的生长中心，促使叶片的养料运向果实，这就是叶片缺乏CTK导致衰老的原因。另一种解释是花或种子中形成促进衰老的激素（脱落酸和乙烯），运到植株营养体所致。,3.活性氧伤害理论,第四节 植物器官的脱落,一、器官脱落 定义：指植物细胞组织或器官与植物体分离的过程。脱落形式：正常脱落、非正常脱落、生理脱落 二、环境因子对脱落的影响（1）温度：（2）水分：（3）光照：日照缩短是落叶树秋季落叶的信号之一。如路灯下的植株，因路灯延长光照时间，不落叶或落叶较晚。,三、脱落的解剖学和生理基础（1）离层与脱落 离区：指分布在叶柄、花柄、果柄等基部一段区域中经横向分裂而形成的几层细胞。离层：脱落的过程是水解离区的细胞壁和中胶层，使细胞分离，成为离层。促使细胞壁物质的合成和沉积，保护分离的断面，形成保护层。离层细胞分离后，叶柄只靠维管束与枝条连接，在重力或风的压力下，维管束易折断。在脱落发生之前，激素 信号 酶合成 呼吸加强,（2）与脱落有关的酶纤维素酶：定位在离层，乙烯和脱落酸促进该酶活性。果胶酶：果胶是中胶层的主要成分。乙烯促进果胶酶活性。,（3）离层形成与生长素的关系,（3）离层形成与生长素的关系生长素梯度学说：决定脱落的不是生长素绝对含量，而是相对浓度，即离层两侧生长素浓度梯度起着调节脱落的作用。当远基端浓度高于近基端时，器官不脱落；当两端浓度差异小或不存在时，器官脱落；当远基端浓度低于近基端时，加速脱落。,离层细胞活动受多种激素影响脱落酸：叶片接近脱落时，脱落酸含量最高。脱落酸促进脱落的原因：1）脱落酸能促进分解细胞壁的酶的分泌2）能抑制叶柄内生长素的传导 短日照有利于脱落酸的合成，所以短日照是叶片脱落的环境信号。乙烯：乙烯释放量增多，会促进脱落。乙烯促进脱落的原因：1）诱导离层果胶酶和纤维素酶合成，增加膜透性。2）促使生长素钝化和抑制生长素向离层输导。,四、调控器官的衰老与脱落调控衰老的措施应用基因工程使用生长物质：CTK、低浓度IAA、GA、PA可延缓衰老；ABA、Eth、JA高浓度IAA促进衰老。PP333和B9可促进花芽分化；GA、IAA可防止落花、落果。,改变环境条件：改善营养条件，使花、果得到足够的光合产物；适当修剪，抑制营养枝的生长，使养分集中供应果枝发育。适度光照能延缓多种作物叶片的衰老，而强光会加速衰老；短日照处理可促进衰老，而长日照则延缓衰老。干旱和水涝都能促进衰老。营养亏缺也会促进衰老。高浓度氧气会加速自由基形成，引发衰老。而高浓度二氧化碳抑制乙烯形成，因而延缓衰老。另外，高温、低温、大气污染、病虫害等都不同程度促进衰老。,