精品课程《植物生理学》课件10植物的生长生理.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时,才能萌发。,(2)
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、吸水停止、重新迅速吸水,表现出快 慢 快的特点。
3、,(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,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
4、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、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:
5、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
6、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.
7、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
8、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
9、。,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
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