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第七章植物的生长分化•种子萌发及细胞生长的生理变化•植物生长相关性重点和难点•植物生长的前期准备工作是什么？第一节种子萌发的生理一、种子萌发的生理生化变化（一）种子的吸水：Ⅰ：吸胀作用吸水。（物理过程，速度快)Ⅱ：吸胀作用达到饱和，细胞代谢刚开始不需太多水分。Ⅲ：胚根突破种皮需大量吸水，是渗透性吸水。（二）呼吸作用的变化和酶的形成•呼吸作用：萌发初期，放CO2吸入O2量，以无氧呼吸为主。萌发后期：放CO2吸入O2量，以有氧呼吸为主。•酶的形成：（1）由束缚态酶释放，或由钝化酶活化而来（2）吸水后重新经转录、翻译合成：（三）种子萌发的内源激素调节•胚细胞----GA----淀粉酶、蛋白酶、核酸酶•CTK、IAA---促进胚根、胚芽的分化、生长种子萌发过程:吸胀萌动发芽吸胀萌动：“露白”发芽：胚根出现至幼苗出土出土萌发胚根鞘胚芽鞘初生根留土萌发种子萌发的三个阶段和生理转变过程示意图有机物的转化影响种子萌发的外界条件1．水分：（1）软化种皮，使之透水透气。（2）增强细胞代谢强度，促进营养物质分解。（3）促进可溶性物质运到生长旺盛部位。2．氧气：供给有氧呼吸，产生足够能量。3．温度：4．光：需光种子：需见光萌发。种子小，贮藏物少，生长速度快，深土萌发导致幼苗未出土、养分耗尽。需暗种子：需避光萌发。种子大，贮藏物多，生长速度慢，浅土萌发会因水分不足造成发育不全。•需光：烟草、苦苣苔、桷寄生、夜来香、捕虫堇、无花果•需暗：番茄、瓜类、苋菜等•对多数农作物的种子来说，如水稻、小麦、大豆、棉花等，不论在光下或暗下都能发芽•1、种子休眠(Seeddormancy)•是指成熟的植物种子即使在适宜的外界环境条件下仍不能萌发的现象。野生植物种子休眠现象很普遍，是对时间、地点和经历的选择。二、种子的休眠和寿命•在自然情况下，细菌和真菌分泌酶类、动物消化系统去分解、破坏。•生产上可采用物理化学方法来破坏种皮。磨、氨水、98%浓硫酸等。①种皮限制种子休眠原因：不透水--硬实种子--豆科（苜蓿、紫云英、格木）锦葵科、藜科、茄科不透气---椴树、深山含笑种皮坚硬---苋菜、核果P272•如银杏、人参、珙桐、欧洲白蜡树等。②胚未完全发育解除休眠方法：曝晒、低温层积，GA处理等。③胚未完成后熟种子在休眠期内发生的生理生化过程叫后熟如苹果、桃、梨、杏等蔷薇科植物、松柏类、马铃薯块茎等。解除休眠方法：清水冲洗，GA使用等。④抑制物质存在存在于果肉：如梨、苹果、番茄、柑桔、甜瓜等种皮：如苍耳、甘兰胚乳：如鸢尾、莴苣子叶：如菜豆抑制物种类很多如香豆素、脱落酸或其他抑制剂。2、种子的寿命（1）种子寿命：种子从采收至失去发芽力的时间。（2）影响因素：植物种类,贮藏条件（干燥、低温、无菌）寿命在几十年以上印度莲子(NelumbonuciferaGaertn.)1040±210年短命种子中命种子长命种子寿命在几小时至几周杨、柳、榆、栎、可可属、椰子属、茶属寿命在几年至几十年水稻、小麦、大麦、大豆、菜豆为2年;玉米2-3年;油菜3年;蚕豆、绿豆、豇豆、紫云英5-11年。柳絮柳絮（一）茎生长的特性第二节植物营养器官生长生长大周期：指整个生长过程中，生长速率表现出慢-快-慢的规律。（1）停滞期：细胞分裂，原生质积累阶段，生长缓慢。（2）对数生长期：细胞体积增大，物质积累丰富、细胞多、生长快（3）直线生长期：生长最快（4）衰老期：细胞成熟且走向衰老茎细胞的来源：顶端分生组织，近顶端分生组织，中央空隙。（二）根生长特性同样具有生长大周期，也具有顶端优势。茎产生的IAA向下运，根尖产生的CTK向上运，距主根尖越近的侧根越不易发育，离主根尖越远，越易发育。形成了根的顶端优势。ABA抑制侧根形成，乙烯则促进侧根形成。此外，根尖之内有静止中心，可能是合成激素的部位，同时进行信息和物质交流水分和氮素对根冠比值的影响水分供应对根冠比的影响：淹长苗，旱生根。（1）水分不足时，根系相对容易得到水分。生长所受影响小，而地上部分由于根提供的水分太少而使生长受到较大的影响，于是使根/冠比值上升。（旱长根）（2）水分充足时，地上、地下水分均得到满足，但根系周围气体少，生长所受影响大，而地上部分水、气供应充足，生长旺盛。于是根/冠比值下降。（淹长苗）生产中常用方法：炼苗、烤田，促进根的生长。多水干旱水分和氮素对根冠比值的影响N素供应对根冠的影响：（1）N素不足，根系N素较多一些，且由于地上部运来有机物较多，生长较旺盛，而地上部由于根运来的N素少，难以合成大量蛋白质而使生长受影响，于是根冠比上升。（2）N素充足：地上、地下N素充足，但地上部分茎、叶中大量的氮素存在使光合产生的有机物合成蛋白量↑，从而使地上部旺盛生长，同时也使运往根部的有机物减少，根部生长缓慢，根冠比值下降。（三）叶生长特性•叶细胞的来源：茎尖生长锥的叶原基发育而来。•生长模式：均匀生长和不均匀生长。•再生能力均匀生长不均匀生长第三节植物生长的相关性一、根和地上部分的相关性：1．相互促进：（1）根为地上部分提供水分、矿质，氨基酸、CTK等。（2）地上部分为根提供糖分，vit等物质。2．相互抑制：根冠比：根（干鲜）重/地上部分（干鲜）重旱生根（合成ABA并运输到地上部分，引起气孔关闭。水长苗二、主茎和侧枝的相关性•营养学说(1900):认为顶芽构成营养库，垄断了营养物质，而侧芽因缺乏营养而生长受到抑制。•IAA学说(1934):顶芽合成IAA并极性运输到侧芽，抑制侧芽的生长。注：侧芽生长与否决定于IAA与CTK的比例三、营养生长和生殖生长的关系•相互统一：营养生长为生殖生长提供足够营养。•相互抑制：（1）营养生长过旺，清耗较多养分，影响生殖器官生长。前期徒长，影响幼穗分化，后期徒长，影响开花结实。（2）生殖生长消耗大量有机物，夺取营养器官的营养，营养生长减弱。第四节植物的运动植物体的器官在空间产生位置移动。分类：向性运动：由光、重力等外界刺激产生的运动，运动方向由刺激方向决定。感性运动：由外界刺激或内部时间机制引起的运动，运动方向与刺激方向无关。近似昼夜节奏——生物钟生命活动中有内源性节奏的周期变化现象，叫生物钟或生理钟感性运动：（一）偏上性和偏下性：偏上性生长：上面生长下面生长，叶子向下弯曲偏下性生长：上面生长下面生长，叶子向上（二）感夜性：某些植物的叶子和花序可随白天和黑夜的变化而有规律地运动，如叶子白天上举夜间下垂，花序白天开放，夜晚关闭。牵牛花的感夜性：白天开放，夜间闭合Phototropism向光性（三）感热性（丁香开花对温度的敏感性）（四）感震性（含羞草的感震运动）食虫植物的触毛对机械触动产生的捕食运动也是一种反应速度更快的感震性运动。•近似昼夜节律：（生物钟、生理钟）植物对时间条件的一种适应，指植物的某些生理反应受昼夜条件变化的影响而呈现有规律的变化，这种规律的、周期性、有节奏的变化形成之后，即使在恒定条件下（恒光照或恒黑暗），也呈现原有的规律性的变化，其变化周期接近24小时，故称为近似昼夜节律（奏）。•生物节奏的特性：（1）节奏的引起必须有一个信号（几个诱导周期），一旦节奏开始，在稳恒条件下仍继续显示。（2）一旦节奏开始，就以大约24h的节奏自由运行。•生理钟（physiologicalclock）：植物内部变动着的某种能准确测时的过程。细胞工程1、目的要求：了解植物离体培养的概念、类型及育种应用；初步掌握植物离体培养技术。了解植物原生质体培养与体细胞杂交的基本过程。2、讲授内容：一、细胞工程概述二、植物离体培养技术三、植物原生质体培养与体细胞杂交一、细胞工程概述（一）细胞工程的定义：以细胞为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或按照人们的意愿改造细胞的某些生物学特性，以改良作物品种和创造新种质，或加速繁育植物群体或获得其它有经济价值的生物产品的过程。（二）主要内容：是现代生物技术的重要组成部分。包括：植物组织培养植物细胞培养花药及花粉培养离体胚培养原生质体培养细胞器移植等等。每一种都还可以继续细分为不同小类。以上内容可归为两部分上游工程：细胞培养、细胞遗传转化体系建立。下游工程：细胞工程实践应用。（三）理论基础植物细胞全能性（cellTotipotency）:每个植物细胞具有发育成为完整植株的潜能。（四）应用1、微体快繁植物组织（块）→人工培养→再生成苗→大量繁殖。营养植物、经济作物，如花卉、香蕉、咖啡、中药材品种快繁。荷兰、以色列：花卉2、脱毒染病毒植物中，茎尖分生组织病毒的分布最少或没有。草莓、香蕉、甘薯、马铃薯等60多种作物。脱毒草莓3、细胞融合（体细胞杂交）克服不同物种有性杂交困难马铃薯与番茄的细胞融合成功获得植株.2个抗病毒马铃薯野生种（2n=2x=24)，不能有性杂交，通过细胞融合，获得抗病毒马铃薯（2n=4x=48)。4、体细胞无性系变异筛选基础：生物个体生长发育过程中，体细胞基因突变和染色体重组产生体细胞变异方法：有利的体细胞变异→（定向）筛选→培养成苗→培育优良品种应用：日本粳稻品种→胚培养→早熟、优质、高产的粳稻品种在东北大积推广应用。水稻幼胚→毒素培养基（含病原菌的粗毒素）→愈伤组织化成苗→经过抗性鉴定→抗稻瘟病品系5、胚拯救远缘杂交早期胚胎发育到一定时间就停止发育、死亡、夭折。远缘杂种幼胚→离体组织培养→发育正常植株。6、花药（花粉）培养解决了杂交后代分离，遗传纯合稳定慢，育种周期长。花粉（花药）→单倍体（n）→二倍体(2n)。遗传迅速纯合，育种周期极大缩短。Hs-1、Hs-2、Hs-3系列光敏不育系；花1A。培矮64s花培纯化，解决育性转换临界温度漂移。十字花科蔬菜的自交不亲和系培育。“中花8号”水稻，“京花3号”小麦，等花椰菜、抱子甘蓝花药培养，快速培育自交不亲和系7、创制人工种子人工种皮+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）8、种质试管保存9、转基因受体