植物生理专题知识讲座.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,植物生理专题知识讲座,植物生理专题知识讲座,第1页,第八章 植物生长生理,第一节 生长，分化和发育概念,第二节 种子萌发,第三节 细胞生长和分化,第四节 植物生长分析,第五节 光形态建成与光受体,第六节 植物运动,植物生理专题知识讲座,第2页,重点,1.,概念,:,生长，分化，极性，组织培养，外植体，脱分化，在分化，生长大周期，生物钟，根冠比，顶端优势，光形态建成，光敏色素，向性运动，感性运动等,2.,组培基础原理和基础过程,3.,种子萌发基础特点和影响其萌发外界条件,4.,影响根冠比原因,5.,顶端优势在农业生产中应用,6.,影响植物生长环境原因，尤其是光照,7.,光敏色素性质和其在光形态建成中作用,8.,植物向性运动和感性运动事例,植物生理专题知识讲座,第3页,营养器官生长(时间较长)-,生殖器官形成和发育-影响产量(收获物),1.,植物生长（,plant growth,）,:,植物在体积和重量上不可逆增加过程。,是由细胞分裂、细胞伸长以及原生质体、细胞壁增加引发。,第一节 生长，分化和发育概念,营养生长,（,vegetative growth,）,生殖生长,（,reproductive growth,）,植物生理专题知识讲座,第4页,2.,植物分化（,differentation,）,:,分生组织细胞在分裂中，不但有,量变,，而且产生,质变,，共同起源于一个分子或单个细胞那些（在外表上）遗传特征,相同细胞在形态,上，生理生化上机能上,异质性,表现,细胞分化,-,指形成不一样形态和不一样功效细胞过程。,分生细胞可分化成薄壁组织、输导组织、机械组织、保护组织和分泌组织，进而形成营养器官和生殖器官。,植物生理专题知识讲座,第5页,3.,发育,（,development,）,:,生物组织、器官或整体形态结构和功效上,有序,改变过程,-,在形态学上常叫,形态发生,Morphogenesis,。包含胚胎建成、营养体建成，生殖体建成三个阶段。,特点,时间上严格次序,空间上协调,叶片发育,花发育,根发育,果实发育,营养,生长 生殖生长,狭义发育,植物生理专题知识讲座,第6页,4.,生长、分化和发育关系,三者关系亲密，有时交叉或重合。,生长,-,量,变，基础；,分化,-,质,变；,发育,-,器官或整体,有序,量变和质变,发育在生长，分化,基础,上进行；,同时生长和分化受发育,制约,。,植物生理专题知识讲座,第7页,第二节 种子萌发,种子萌发：,种子吸水到胚根突破种皮,（或播种到幼苗出土）,之间所发生一系列生理生化改变过程。,一、概念,1,、种子萌发（,seed germination,）：,植物生理专题知识讲座,第8页,常见标准条件下测得发芽力表示。但测定较慢。,常见快速检测方法,组织还原法：,活种子有呼吸作用，呼吸作用产生还原力，后者可使氯化三苯基四唑（简称,TTC,，无色）还原成三苯甲簪（,TTF,或,TPF,，红色）。,染色法：,活种子细胞膜不能透过红墨水，胚不染色；,萤光法：,活种子产生蛋白质、核酸发出荧光。,2,、种子生活力（,seed viability,）,指种子能够萌发潜在能力或种胚含有生命力。,植物生理专题知识讲座,第9页,3,、种子活力,（,seed vigor,）,种子,在田间状态下,快速而整齐地萌发并形成健壮幼苗能力。,种子萌发成苗能力,对不良环境忍受力,种子活力与种子大小、成熟度和贮藏条件相关。,植物生理专题知识讲座,第10页,4,、种子寿命（,seed longevity,）,从种子成熟到失去发芽力时间。,顽拗性种子（,recalcitrant seeds,）：不耐脱水和低温，寿命很,短,，如：热带可可、芒果种子,正常性种子,(orthodox seeds),：耐脱水和低温，寿命较,长,，如：水稻、花生,植物生理专题知识讲座,第11页,含水量（,%,）温度（）发芽率（,%,）,7 0.6 85,以上,7 21.1 70,70 21.1 0,贮藏条件对棉籽寿命影响,(15,年,),种子寿命与种子,含水量,和,贮藏温度,相关。,种子老化,-,或称种子劣变,种子成熟后在贮藏过程中，活力逐步降低。,植物生理专题知识讲座,第12页,二、影响种子萌发外界条件,水分,温度,光,1.,种皮软化,：氧，胚易于突破种皮；,2.,凝胶 溶胶状态,：代谢，酶活性，可溶性物质,3.,促进,可溶性物质运输,到幼芽、幼根，供呼吸需要或形成新细胞结构有机物；,4.,促使束缚态,植物激素,转化为自由态，调整胚生长；,5.,胚细胞分裂与伸长,离不开水。,不一样作物种子吸水量不一样,蛋白质种子,淀粉种子,氧气,植物生理专题知识讲座,第13页,二、影响种子萌发外界条件,水分,氧气,温度,光,要求氧量：脂肪较各种子,淀粉种子。,水稻种子对缺氧有特殊适应本事。,确保旺盛呼吸，为种子萌发提供能量。,萌发温度，与作物种子原产地相关。,变温条件更有利于种子萌发。,植物生理专题知识讲座,第14页,二、影响种子萌发外界条件,水分,氧气,温度,光,中光种子,：小麦，大豆，棉花等,需暗种子,（,dark seed,）；嫌光种子：西瓜、甜瓜、番茄、洋葱、茄子、苋菜等。,需光种子,（,light seed,）；喜光种子：烟草、,莴苣,、胡萝卜、桑和拟南芥种子。,植物生理专题知识讲座,第15页,需光种子萌发,受红光（,660nm,）促进，被远红光（,730nm,）抑制,，在红光下促进萌发效果可被紧接着远红光照射所抵消（或逆转）。,光敏素参加种子萌发结果。,交替地暴露在红光（,R,）和远红光（,FR,）下莴苣种子萌发百分率,光处理 萌发,R 70,R-FR 6,R-FR-R 74,R-FR-R-FR 6,R-FR-R-FR-R 76,R-FR-R-FR-R-FR 7,植物生理专题知识讲座,第16页,三、种子萌发生理生化改变,（一）种子吸水,三个阶段,急剧吸水,（快）,滞缓吸水,（慢）,重新快速吸水,（快）,温度系数（,Q,10,）相当低（,1.5,1.8,），这说明是,物理,而不是代谢过程，即以吸胀作用为主；,重新大量吸水，是与代谢作用紧密相关,渗透性,吸水，温度系数高。,死种子与休眠种子吸水只有前二个阶段，无第三个阶段。,植物生理专题知识讲座,第17页,（二）呼吸作用改变和酶形成,早期呼吸主要是,无氧呼吸,，而随即是,有氧呼吸,（大量产生,ATP,，如小麦吸水,30,分钟，,ATP,增加,5,倍）,吸水,CO,2,O,2,植物生理专题知识讲座,第18页,萌发种子酶起源有两种：,（,1,）,束缚态酶释放或活化,；,如支链淀粉葡萄糖苷酶，出现早。,（,2,）,诱导合成蛋白质形成新酶。,如,淀粉酶，出现晚。,植物生理专题知识讲座,第19页,新器官,新 氨基酸,NH,3,酰胺等,CO,2,有机酸,糖,细胞壁组成,膜,脂肪,种 子,贮藏脂肪,乙醛酸循环,淀粉,糖,蔗糖,有机酸,CO,2,酰胺、其它含,N,化合物,NH,3,氨基酸,蛋白质,运输,蛋白质,（三）有机物转变,淀粉种子,油料种子,豆类种子,植物生理专题知识讲座,第20页,（四）植物激素改变,ABA,等抑制剂下降，,IAA,、,GA,、,CTK,含量上升。,植物生理专题知识讲座,第21页,第三节 细胞生长和分化,细胞分裂使细胞数目增多；生长使体积扩充。,一、细胞伸长生理,植物细胞生长：,分裂期（慢）,伸长久（快）,分化期（慢）,细胞壁,可塑性增加,；增加细胞壁及原生质物质成份；吸水。赤霉素和生长素促进细胞伸长。,植物生理专题知识讲座,第22页,二、细胞分化生理,分化机制不十分清楚，但与,植物激素和营养成份,相关。,CTK/IAA,比值高，促进芽分化；,CTK/IAA,比值低，促进根分化；,CTK/IAA,中等，只生长不分化。,IAA/GA,比值高，分化木质部；,IAA/GA,比值低，分化韧皮部；,IAA/GA,比值中等，现有木质部又有韧皮部。,蔗糖,浓度高，分化韧皮部；蔗糖浓度低，分化木质部；蔗糖浓度中等，现有韧皮部，又有木质部，中间有形成层。,植物生理专题知识讲座,第23页,极性与再生作用,植物细胞分化具一定独立性，,主要表现为极性与再生作用。,极性,（,polarity,）：表现在植物器官、组织或细胞形态学两端在生理上,差异性,（异质性）。比如植物形态学上端总是长芽，下端总是长根。,再生作用,（,regeneration,）：,指与植物体分离了个别含有恢复其余个别能力。,植物生理专题知识讲座,第24页,三、组织培养,（一）组织培养（,tissue culture,）概念及理论基础,指在无菌条件下，将离体植物器官、组织、细胞以及原生质体和花药等，在人工控制培养基上培养，使其生长、分化以及形成完整植株技术。,理论基础：,细胞全能性,；,植物激素,所谓细胞全能性,（,totipotency,）是指植物体每个细胞携带着一套完整基因组，并含有发育成完整植株潜在能力。,萱草,植物生理专题知识讲座,第25页,（二）外植体选择及培养程序,外值体,（,explant,）：从植物体上分离下来被培养植物器官、组织、细胞团等。,不一样外植体,要求培养条件有差异，生长与分化表现也不一样，如上端取下外植体轻易分化出花芽。,组织培养程序：,选取外植体,（消毒）,配培养基,（灭菌）,接 种（无菌操作）,在控制光、温、湿条件下培养。,植物生理专题知识讲座,第26页,（三）组织培养形式和培养条件,1.,胚胎培养（胚乳，胚珠，子房）,2.,器官培养（根，茎，叶）,3.,组织培养（分生，愈伤，形成层）,4.,细胞培养（单，多）,5.,花药培养,6.,原生质体培养等,依据培养过程,:,初代培养、继代培养；,培养基物理状态：固体培养、液体培养；,组织培养条件因外植体与培养条件而异。控制光、温、湿度。,外植体不一样,植物生理专题知识讲座,第27页,意义,：,1.,能够研究外植体在不受其它个别干扰情况下生长和分化规律；,2.,可用各种培养条件影响外植体生长和分化，以处理理论上和生产上问题。,优点：,1,、取材少,2,、人为控制条件,3,、周期短,4,、管理方便，利于自动化。,组培意义与优点,植物生理专题知识讲座,第28页,（四）脱分化,（,dedifferentiation,）,与再分化,脱分化,-,已分化细胞失去原有形态和机能，形成没有分化无组织细胞团或愈伤组织过程。,再分化,：脱分化状态细胞再度分化形成另一个或几个类型有组织结构细胞过程。,植物体 外植体 愈伤组织 组织、器官、植株,分离,脱分化,再分化,诱导愈伤组织时加入,2,4-D,，诱导分化时加入,IAA,和激动素,植物生理专题知识讲座,第29页,（五）培养基,基础,成份,无机营养物：包含大量元素与微量元素等。,碳源：蔗糖，还能够维持渗透势作用。,维生素：硫胺素，烟酸、维生素,B,6,、和肌醇。,生长调整物质：,2,4,D,、,NAA,、激动素等。,有机附加物：氨基酸、水解蛋白、酵母汁、椰子乳等。,比较普遍使用,MS,（,Murashige-Skoog,）培养基。,植物生理专题知识讲座,第30页,凝固剂,：,琼脂,0.6-1.0%,；,pH5-6,;,灭菌,:,压力,0.8-0.9 Kg.,cm,-,2,15-20,分钟,培养温度,：,24-28,；有要求昼夜温差，如花、果实，昼温,23-25,，夜温,15-17,光照,：,1000-3000Lx,注意通气,其它条件,：,植物生理专题知识讲座,第31页,脱分化,再分化,植物生理专题知识讲座,第32页,（六）组织培养应用,1,、植物体无性,快速繁殖,及,脱毒,2,、花粉培养和单倍体育种,3,、人工种子,4,、药用植物工厂化生产,5,、原生质体培养和体细胞杂交,植物生理专题知识讲座,第33页,第四节 植物生长分析,一、生长速率,表示方法,绝对生长速率,相对生长速率,1.,绝对生长速率,（,absolute growth rate,，,AGR,）,指单位时间内植物,绝对生长量,。,或者,式中：,Q,数量，可用重量、体积、面积、长度、直径或叶片数目来表示；,t,时间，可用,s,、,min,、,h,、,d,等表示。,植物生理专题知识讲座,第34页,2.,相对生长速率,（,relative growth rate,，,RGR,）：,指单位时间内增加量占原有数量比值，或者说原有物质在,某一时间内增加量,。,或者,式中：,Q,原有物质数量；,dQ/dt,瞬间增量。,3.,净同化率（,net assimilation rate,，,NAR,）,式中：,L,叶面积；,dW/dt,干物质增量。,NAR,单位为：,G=g.m,-2,.d,-1,。,植物生理专题知识讲座,第35页,式中：,L/W,就是,叶面积比,，即,LAR=L/W,。,RGR,相对生长速率,=LAR,（,叶面积比,）,NAR,（,净同化率,）,RGA-,植株生长能力指标,LAR-,实质代表光合组织与呼吸组织之比（,早期大,，,随年纪而下降,）,NAR,主要原因,3.,生长分析,相对生长速率、净同化率（,net assimilation rate,，,NAR,）与叶面积比（,leaf area ratio,，,LAR,）常见作植物生长分析参数。,植物生理专题知识讲座,第36页,二、植物生长周期性,(,growth periodicity,）。,（一）植物生长大周期,（,grand period of growth,生长曲线（,growth curve,）,不论是细胞、组织、器官，还是个体乃至群体，在其整个生长进程中，生长速率均表现出“,慢,快,慢”,节奏性改变。通常，把生长这三个阶段总和起来，叫做,生长大周期,假若以时间为横座标，以生长量为纵座标，就能够给出一条曲线，叫,生长曲线,.,生长大周期曲线则为,S,形曲线；,植物生理专题知识讲座,第37页,生长大周期产生原因：,对于某一器官或组织来说，生长大周期与细胞生长三个阶段相关（分裂期、伸长久、分化期）。,对个体与群体来说，生长大周期出现与光合面积相关,.,植物生理专题知识讲座,第38页,（二）植物生长昼夜周期性（,daily periodicity,）。,植物生长伴随,昼夜交替,改变而展现有规律周期性改变相现象,（三）植物生长季节周期性（,seasonal periodicity growth,）,植物一年中生长随,季节改变,展现出一定规律性,植物对环境周期性改变适应,。,植物生理专题知识讲座,第39页,三、植物生长相关性,（,correlation,）,植物各个别之间相互联络、相互制约、协调发展现象，叫做生长相关性,因为二者在营养上相互依赖与供求矛盾造成。,（一）地上个别与地下个别相关,1.,相互协调,原因,2.,相互制约,物质竞争,物质供给,信息传递,植物生理专题知识讲座,第40页,指植物地下部与地上部重量比。,凡是影响地上部与地下部生长原因都会影响根冠比。,（,1,）土壤水分情况,（,2,）土壤通气情况,-,良好透气，增加,R/T,3.,根冠比（,R/T,）,P,，,K,多,P,，,K,少,R/T,（,3,）土壤营养情况,N,多，,R/T,N,少，,R/T,降低,时,会增加根相对重量,而降低地上个别相对重量,根冠比值,增高,;,稍多,降低土壤通气而限制根系活动,而地上部得到良好水分供给,生长过旺,根冠比值,降低,。,植物生理专题知识讲座,第41页,（,4,）光照,强,，加速蒸腾，地上部生长受抑制，,R/T,加大,弱,，向下运输光合产物降低，影响根系生长，,R/T,变小,（,5,）温度,（,6,）修剪整枝,（,7,）小麦深耘断根,气温稍高有利于地上部生长,R/T,减小。,果树修剪和棉花整枝有延缓根系生长而促进茎枝生长作用。,促进新根产生，促进地上部生长。,在农业生产上，,可用水肥办法、修剪、生长调整剂等来调控作物根冠比,，促进收获器官生长,气温低，地下部还能够生长,-R/T,加大,植物生理专题知识讲座,第42页,（二）主茎与侧枝生长相关,1.,顶端优势（,apical dominance,）,植物主茎顶芽抑制侧芽或侧枝生长现象。,2,、顶端优势产生原因,营养学说,顶芽组成了“营养库”，垄断了大个别营养物质。,激素学说,植物顶端优势与,IAA,相关。主茎顶端合成,IAA,向下极性运输，在侧芽积累，,而侧芽对,IAA,敏感性比茎强,，所以侧芽生长受到抑制。,研究表明，顶端优势存在受各种内源激素调控。,植物生理专题知识讲座,第43页,原发优势,（,Primigenic dominance,）假说,Bangerth,（,1989,）。,关键点,：器官发育先后次序可决定各器官间优势次序，即,先发,育器官生长可,抑制后发,育器官生长。,原因,：先发育器官（如顶端）合成而且向外运出,生长素,可抑制后发育器官,(,如侧芽,),中生长素运出，从而抑制其生长。,此假说所提优势是经过不一样器官所产生生长素之间作用来实现，也称,生长素自动抑制,（,autoinhibition,）假说。,特点,：不但能够解释植物营养生长顶端优势现象，且可解释生殖生长中众多相对优势现象。,双子叶植物根也有顶端优势。,植物生理专题知识讲座,第44页,3.,顶端优势在农业生产中应用,利用和保持顶端优势,如 麻类、烟草、向日葵、玉米、高粱等；,消除顶端优势，以促进分枝生长。,如 果树去顶，棉花摘心，移栽断根。,植物生理专题知识讲座,第45页,（三）营养生长与生殖生长相关,1,、依存关系,营养生长是生殖生长,基础,，生殖生长是营养生长必定,趋势和结果,。,2,、制约关系,营养生长能制约生殖生长。,生殖器官形成与生长往往对营养器官生长产生抑制作用，并加速营养器官衰老与死亡,植物生理专题知识讲座,第46页,四、外界条件对植物生长影响,（一）,温度,对植物生长影响,温度三基点与植物原产地相关。,作物 最低温度 最适温度 最高温度,水稻,1012 2030 4044,小麦,05 2531 3137,南瓜,1015 3744 4450,植物生理专题知识讲座,第47页,生长最适温度,：植物生长最快温度。,协调最适温度,：使植株健壮生长适宜温度。常要求在比生长,最适温度,略低温度下进行。,生长还需要,昼夜变温,。如番茄，在昼夜温度恒定为,25,下，生长较快，但在昼温,26,，夜温,20,下，则生长更加快。,生长温周期现象,（,thermoperiodicity of growth,）,在自然条件下，有日温较高和夜温较低周期性改变反应现象。,植物生理专题知识讲座,第48页,（二）水分,直接影响,：水分影响细胞分裂与伸长。,间接影响,：影响各种代谢过程,.,（三）机械刺激,机械刺激经过影响内源激素含量改变抑制茎生长。,植物生理专题知识讲座,第49页,以能量方式 以信号方式,影响生长发育 影响生长发育,高能反应,与光,低能反应,与光能强弱相关 有没有、性质相关,光合色素,光敏色素,、隐花色 素、紫外光,-B,受体,光合作用 光形态建成,受体,作用方式,反应,（四）光对植物生长影响,间接作用,直接作用,植物生理专题知识讲座,第50页,1,、,光质,对,植物生长影响,高山上树木为何比平地生长矮小？,a,、强光,;,紫外光；,b,、水分较少；,C,、土壤较贫瘠；,d,、气温较低；,E,、风力较大,植物生理专题知识讲座,第51页,气孔导度；光合作用；,蒸腾作用；有机物运输等,2,、光强对植物生长影响,强光抑制植物细胞伸长，株高降低，节间缩短，叶色浓绿，叶片小而厚，根系发达。,黄花现象,植物生理专题知识讲座,第52页,光、暗条件下生长马铃薯幼苗,A:,黑暗中生长幼苗,B:,光下生长幼苗,1,8,指茎上节次序,光敏素控制四季豆幼苗发育,A,：连续黑暗中；,B,：,2,分钟红光照射,C,：,2,分钟红光,5,分钟远红光；,D,：,5,分钟远红光,植物生理专题知识讲座,第53页,第五节光形态建成,(photomorphogenesis),与光受体,能量,光,影响植物生长发育,信号,光合作用,光形态建成,后者所需能量比光赔偿点低,10,个数量级。,低能反应,光形态建成,:,依赖,光,控制,细胞分化,、,结构和功效,改变,最终聚集成组织和器官建成，即光控制发育过程,。,暗形态建成,(skotomorphogenesis):,相反,暗中生长植物表现出各种黄化特征,如茎细而长、顶端呈钩状弯曲和叶片小而呈黄白色现象,植物生理专题知识讲座,第54页,植物体内最少存在三类光受体：,A.,对红光和远红光敏感,-,光敏色素,(,Phytochrome),;,B.,对蓝光和紫外光,A,敏感,-,隐花色素,(,cryptochrome),C.,对紫外光,B,敏感,-,紫外光受体,植物利用这些光受体能够准确地感受光照，并对不一样光强和光质作出不一样反应。,植物生理专题知识讲座,第55页,B.,隐花色素,-,又名蓝光受体（,blue light receptor,）,或者蓝光,/,紫外光,A,受体（,BL/UV-A receptor,）,吸收蓝光（,400-500nm,）和近紫外光（,320-380nm,）而引发光形态建成反应。,因为隐花色素作用光谱,最高峰处于蓝光区,，常把隐花色素引发反应简称为,蓝光效应,（,blue light effect,）。,一个黄素结合蛋白，生色团可能是由黄素（,FAD,）和蝶呤（,pterin,）共同组成。,物理化学性质,植物生理专题知识讲座,第56页,生理作用,隐花色素在不产生种子而以孢子繁殖,隐花植物,，如藻类、菌类、蕨类等植物,光形态建成,中起主要作用。,高等植物中向光性、气孔开放、光抑制生长等许多现象中都有隐花色素参加。,C.,紫外光,B,受体,紫外光,B,受体是吸收,280-320nm,紫外光（,UV-B,）而引发光形态建成反应光敏受体。,受体本质不清楚。,植物生理专题知识讲座,第57页,一、光敏色素发觉和分布,红光区（,600700nm,，,660nm,）,远红光区（,720760nm,，,730nm,）,1.,发觉,1952，美国,Borthwick,和,Hendricks,A.,光敏色素,(,Phytochrome),植物生理专题知识讲座,第58页,莴苣种子萌发受到促进或抑制只与,最终一次照射光质相关,，红光促进，远红光抑制。,光敏色素,在细胞,膜上,，对,红光和远红光,有吸收并产生,逆转,作用色素蛋白复合体，参加植物光形态建成，调整植物生长发育过程。,植物生理专题知识讲座,第59页,光敏素活性,光敏色素光吸收,植物生理专题知识讲座,第60页,2.,分布,除真菌外低等和高等植物中,与膜系统结合,分布在脂膜、线粒体、叶绿体和内质网上。蛋白质丰富分生组织含量高，,黄化苗,比绿苗含量高。,3.,光敏色素性质,易溶于水色素蛋白,蛋白质,生色团,-,开链,四个比咯环,。,有两种形态，可相互转化。,含有独特,吸光特征,。,植物生理专题知识讲座,第61页,P,r,（红光吸收型,-,red light-absorbing form,）,蓝绿色，,生理钝化型,P,fr,（远红光吸收型,-,far-red light-absorbing form,）,黄绿色，,生理活化型,合成,660nm,x,前体,P,r,P,fr,P,fr,x,生理反应,730nm,暗逆转 破坏,类似脱植基叶绿素,两种类型光敏色素处于,平衡:总光敏色素,Ptot=Pr+Pfr,光稳定平衡(,photostationary equilibrium,):,在一定波长下,Pfr,浓度和,Ptot,浓度比,=Pfr/Ptot,植物生理专题知识讲座,第62页,660nm,730nm,红光照射,远红光照射,光敏色素不吸收绿光,故绿光为安全光,植物生理专题知识讲座,第63页,已知有,200,多个反应受光敏色素调整,种子萌发 光周期 花诱导 叶脱落,性别表现 小叶运动 节间伸长 膜透性,弯钩张开 花色素形成 向光敏感性,块茎形成 偏上性生长 节律现象等,二、光敏色素生理作用,广泛（影响植物一生形态建成）,接收光刺激到发生形态反应时间有快有慢。,植物生理专题知识讲座,第64页,1,、膜假说,（,1967,，,Hendricks,）,-解释,快,反应,光敏色素与膜结合，从而改变膜透性。当发生光转换时，,跨膜离子流动,和,膜上酶分布,都会发生改变，影响代谢，经过一系列生理生化改变，最终表现出形态建成改变。,在光敏色素调整快速反应中，有,胞内,CaM,活化和,Ca,2+,浓度升高,。,三、光敏色素作用机理,植物生理专题知识讲座,第65页,如,光敏色素控制钙离子在转板藻细胞内快速改变：,照射,红光,后 30min,45,Ca2+,积累速度,增加,210,倍,跟着照射,30 S,远红光,这个效应就,全部逆转,。,转板藻受光照射后信号转导路径:,红光,Pfr,增多,跨膜 Ca,2+,流动 细胞质中,Ca,2+,增加,钙调蛋白活化,肌动球蛋白轻链激酶活化,肌动蛋白收缩运动,叶绿体转动,植物生理专题知识讲座,第66页,接收红光后，,P,fr,型经过一系列过程，将信号转移到基因，,活化或抑制一些特定基因，形成特定,mRNA,，,翻译成特定蛋白质。,光敏色素调整基因表示发生在,转录水平,。,2,、基因调整假说,（,1966,，,Mohr,）,-,解释,慢,反应,植物生理专题知识讲座,第67页,第六节 植物运动,向性运动,(tropic movement),植物运动,感性运动,(nastic movement),近似昼夜节奏生物钟运动,依据引发运动原因：,生长性运动,膨胀性运动,植物生理专题知识讲座,第68页,一、向性运动,指植物一些器官因为受到外界环境,单向刺激,而产生运动,-,生长性运动，不可逆,感受,（感受外界刺激）,传导,（将感受信息传导到向性发生细胞）,反应,（接收信息后，弯曲生长）,向性运动包含三个步骤：,向光性,向重力性,向化性,向触性,植物生理专题知识讲座,第69页,指植物随光方向而弯曲能力。,正,向光性-器官生长方向朝向射来光（地上部器官）,负,向光性-器官生长方向与射来光相反（根）,横,向光性-器官生长方向与射来光垂直（叶片）,（溶质(含 K,+,),控制,叶枕运动细胞,而引发,）,向光性意义：最适宜位置利用光能,（如向日葵和棉花等-随太阳转动）,对向光性反应最有效光：,短波光（,420-480nm,360-380nm,）,-,蓝光受体（向光素）,红光无效,植物感光部位：,茎尖,、,芽鞘尖端,、,根尖,、一些,叶片,或生长中茎,（一）向光性,(phototropism,),植物生理专题知识讲座,第70页,向光性反应光受体：,-,胡萝卜素和核黄素,植物生理专题知识讲座,第71页,1,、生长素分布不均匀,Cholody-Went,模型,（代）,植物向光弯曲与生长素在向光面与背光面不均匀分布相关。,原因：单侧光引发器官尖端不一样个别产生电势差，,向光侧带,负,电,，,背光侧带,正,电,，吸引,IAA,-,向背光侧移动，造成背光侧,IAA,多，生长快，植物向光弯曲。,2,、抑制物质分布不均匀,（,80,年代）气相-质谱等物理化学法。,单侧光-黄化燕麦芽鞘、向日葵下胚轴和萝卜下胚轴都会向光弯曲(,两侧IAA 含量无不一样,),。,发觉,：,生长抑制物：,向光侧,多于,背光侧,植物产生向光性反应原因：,植物生理专题知识讲座,第72页,（二）向重力性,(gravitropism),正向重力性：,根,顺着重力方向向下生长,负向重力性：,茎,背离重力方向向上生长,横向重力性：地下茎水平方向生长,指植物在重力影响下，保持一定方向生长特征,感受重力细胞器-平衡石(,statolith)。,植物-淀粉体(,amyloplast),分布因器官而异。,植物生理专题知识讲座,第73页,锦紫苏,植物生理专题知识讲座,第74页,1,、平衡石作用,在根冠、胚芽鞘尖和茎内皮层细胞中有比重较大,淀粉体,分布，受重力影响而沉积在细胞底部，起,平衡石,作用。,植物产生向重力性原因：,它总是,移向与重力方向垂直,一边，对细胞质膜产生一个,压力,，这种压力就是被细胞感受一个,刺激,，细胞感知后引发不均衡生长。,垂直放置,植物生理专题知识讲座,第75页,2,、,IAA,、,Ca,2+,作用：,根横放时，平衡石下沉在细胞下侧内质网上，诱导内质网释放,Ca,2+,到细胞质，,Ca,2+,与,CaM,结合活化,Ca,泵和,IAA,泵，使根下侧积累较多,Ca,和,IAA,，根上、下侧生长速度不一样，从而产生向重力性。,（,茎负向重力性,-,高,IAA,和,GA,对茎促进生长，向上弯曲；,对根起抑制作用,）,植物生理专题知识讲座,第76页,植物生理专题知识讲座,第77页,因为一些,化学物质,在植物体内外分布不均匀所引发向性生长,。,根,-,向化现象,(,朝向肥料较多土壤生长)。,水稻,深层施肥,目标之一,使稻根向深处生长,分布广,吸收更多养分。,种香蕉时（以肥引芽）,把肥料施在大家希望它长苗空阔地方,调整香蕉植株分布均匀目标。,根,-,向水性,(hydrotropism),当土壤中水分分布不均匀时,根趋向较湿地方生长特征,（三）向化性,(chemotropism),（四）向触性,(thigmotropism),植物受单方向机械刺激引发运动现象,攀援植物,-,丝瓜，豌豆，葡萄等（,膨压改变,）,植物生理专题知识讲座,第78页,二、感性运动,(N,astic movement),指由没有一定方向性外界刺激所引发运动，,运动方向与外界刺激方向,无关,。,生长性运动,(,growth movement):,不可逆,细胞伸长,感夜性和感热性，偏上性等,担心性运动,(,turgor movement),）：,叶枕膨压,改变产生(可逆性改变,),感震性,植物生理专题知识讲座,第79页,偏上性(epinasty)和偏下性(,hyponasty),生长,偏上性-叶片、花瓣或其它器官,向下弯曲,生长特征,偏下性-叶片和花瓣,向上弯曲,生长现象,叶片运动-叶片运到,叶柄上下两侧生长素数,量不一样,所以引发生长不均匀.,生长素，乙烯,-,番茄叶片,偏上性,生长,赤霉素,-,偏下性,生长。,植物生理专题知识讲座,第80页,（一）感夜性,(nyctinasty),昼夜光暗改变引发（叶和花）运动,。,感受光暗信号色素,-,光敏色素,豆科类,植物：如大豆、花生、合欢等,叶子,(,或小叶)白天高挺张开、晚上合拢或下垂。,蒲公英花序：晚闭,白放;烟草、紫莱莉花：晚放,白闭。,感夜运动器官（有叶枕,没有叶枕）,产生可能原因:,白,天-,-,叶,合成许多生长素,运到叶柄,下半侧,K,+,和CI,-,也运到生长素浓度高,地方,水分就进入叶枕,细胞膨胀,造成叶片高挺。,晚上,-,生长素运输量降低,进行相反反应,叶片就下垂。,植物生理专题知识讲座,第81页,（二）感热性,(thermonasty,),植物对温度起反应感性运动，如番红花和郁金香,花开放或关闭:,较冷处 温暖处,很快就开花（敏感,上升不到 1 就开花）。,感夜性和感热性,均是由,IAA,分布不均匀引发。,（三）感震性,(seismonasty),感受外界震动而引发植物运动，如含羞草。,感震性运动,是由细胞,膨压,改变造成，是一个,可逆性,运动。,植物生理专题知识讲座,第82页,含羞草叶子下垂,机制:,解剖结构:,叶枕,上半部细胞,-,细胞胞壁较,厚,，间 隙,小,，,下部细胞-较薄，间隙大。,在外因下,叶枕,下部细胞透性增大,水分和溶质由液泡中,排入细胞间隙-下部组织细胞,膨压下降,组织疲软;而上半部组织此时仍保持担心状态,复叶叶柄即下垂。,小叶运动机制,与此相同（,合欢,）,：,小叶叶枕上半部和下半部组织中细胞结构,恰好与复叶叶柄基部,叶枕相反,所以当膨压改变,个别组织疲软时,小叶即成对地合拢起来,植物生理专题知识讲座,第83页,竹芋,含羞草,植物生理专题知识讲座,第84页,食虫草,植物生理专题知识讲座,第85页,