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第一章种子发芽生理种子休眠概念及其主要影响因素种子休眠：指具有生活力的种子在适宜发芽条件下不能萌发的现象影响因素：种皮：种皮的不透水，不透气，机械约束等影响休眠抑制剂：抑制物质可以存在于种子的不同部位----种被,胚部或者胚乳中，一定浓度的抑制物影响休眠硝酸盐：有些种子经雨水淋才能萌发化学信号：烟雾中的乙烯对休眠也有影响光：光促进或抑制发芽的照射时间,不仅因作物,品种而不同,还取决于照光的强度.弱光虽然有效,但需延长照光时间温度：种子的光敏感性不是绝对的,而是随其他条件(如温度,氧分压,发芽床等)而变化,其中最重要的影响因素是温度.在一定温度下光照才发芽的种子,往往在高于或低于这一温度时(因种类而不同),在暗处亦能萌发种子活力的概念1977年，才在国际种子检验协会（ISTA）的代表大会上通过了种子活力的定义（Perry，1978)，即“种子活力是决定种子或种子批在发芽和出苗期间的活性水平和行为的那些种子特性的综合表现。种子表现良好的为高活力种子”。种子发芽过程中主要激素调节作用原有激素：原有激素和赤霉素转移到糊粉层新合成激素：脱落酸细胞分裂素赤霉素内源激素的变化对种子萌发起着重要的调节作用。以谷类种子为例，种子吸胀吸水后，首先导致胚(主要为盾片)细胞形成GA，GA扩散至糊粉层，诱导淀粉酶、蛋白酶、核酸酶等水解酶产生，使胚乳中贮藏物的降解。其次，细胞分裂素和生长素在胚中形成，细胞分裂素刺激细胞分裂，促进胚根胚芽的分化与生长；而生长素促进胚根胚芽的伸长，以及控制幼苗的向重性生长。在种子萌发过程中，子叶或胚乳贮藏器官与胚根.胚芽等生长器官间形成了源库关系。贮藏器官是生长器官的营养源，其内含物质的数量及降解速度影响着库的生长。然而，库中激素物质的形成以及库的生长速率对源中物质的降解又起着制约作用。以大麦胚乳淀粉水解为例，GA能诱导糊粉层中淀粉酶的合成，淀粉酶进入胚乳使淀粉水解成麦芽糖和葡萄糖，然而麦芽糖或葡萄糖等的积累，一方面降低淀粉分解的速度；另一方面还抑制淀粉酶在糊粉层中的合成。已有实验表明，将糊粉层放在高浓度的麦芽糖或葡萄糖溶液中，糊粉层中α-淀粉酶的合成被抑制。胚的生长既能降低胚乳中糖的浓度，又能解除糖对α-淀粉酶合成的抑制作用，因而，去除胚后，胚乳降解受阻。幼胚(苗)生长所需的养分最初都是靠种子内贮藏物转化的，种子内贮藏物质的分解和转运可使幼苗从异养顺利地转入自养，因此在生产上应选粒大、粒重的种子播种。3.最后种子发芽过程中碳水化合物分解代谢途径（种子萌发的生理变化，种子生理知识——第四讲种子的萌发生理(续)）种子中含有大量的淀粉脂肪和蛋白质，这些贮藏物质在酶的催化下水解成简单的化合物，送到正在生长的幼胚中，作为供给胚生长的营养物质的来源。以下是各种贮藏物质的转化过程：1.淀粉在种子萌发时，淀粉在淀粉酶和转化酶的作用下，顺序地产生分子量由大到小的各种糊精，最后形成麦芽糖、麦芽糖在麦芽糖酶的催化下，水解成葡萄糖。种子萌发时，还有蔗糖的转化，蔗糖的水解是靠转化酶。淀粉水解成葡萄糖后，也可以转化为蔗糖。蔗糖被运送到胚根与胚芽后，再水解为单糖而被利用。禾谷类种子胚乳中贮藏淀粉的降解，依赖与糊粉层细胞所分泌的酶系统（如α－淀粉酶），而合成这些酶则需要赤霉素的诱导作用，这就是为什么用赤霉素处理小麦种子和马铃薯块茎后，能促进它们提前萌发的原因。当淀粉发生转化时，再完整的淀粉粒上，可以看到一些小缺痕，随着被消化淀粉粒数量的加多，缺痕逐渐深入扩大并在淀粉粒内部沟通起来，裂为碎屑，最后，淀粉全部转变为糖，淀粉粒也消失。2.蛋白质豆类种子富含蛋白质，因此，在豆类种子萌发时，主要是蛋白质的转化，贮藏的蛋白质须先经过降解，产生氨基酸，才能从贮藏组织运到生长组织并大生变化。蛋白质的转化是在蛋白酶的催化下进行的，干种子中蛋白酶的活性很低，随着种子的吸水萌发，蛋白酶的活性册不断提高，然后又逐渐下降。例如，菜豆干种子的蛋白酶活性极低，吸水萌发后，蛋白酶的活性便逐日升高，到第5天出现一个突然的高峰，然后逐渐下落。与此同时，游离氨基酸的含量也出现了高峰，而蛋白质的含量则随着萌发过程不断降低。豆芽的含有大量的游离氨基酸，所以味道鲜美。3.脂肪大多数油质种子的脂质是甘油三酯（三磷酸甘油酯）组成的。在油脂贮藏的细胞中哦功能，脂肪的降解过程分别在脂肪体线粒体级乙醛酸体三种细胞器中进行。分布在细胞质中的脂肪体是进行脂肪降解作用的场所，在脂肪酶的催化下甘油三酯降解生成脂肪酸及甘油。甘油在细胞质中进行磷酸化，并经过糖酵解后段及三羧酸循环途径，实现完全氧化或转变为细胞质结构物质。游离的脂肪酸则进入乙醛酸体，在三磷酸腺苷及辅酶A的参与下通过β－氧化途径形成乙酰辅酶A，然后每两个乙酰辅酶A通过乙醛酸循环缩合成一个琥珀酸。琥珀酸再从乙醛酸体进入线粒体，通过三羧酸循环途径，氧化为草酰乙酸。草酰乙酸从线粒体转移至细胞质中，再那里经历糖酵解的逆过程而生成蔗糖。第二章作物生育生理作物生长发育概念及主要指标测定方法1.生长：在生命周期中，生物的细胞、组织和器官的数目、体积或干重的不可逆增加过程称LAL：群体叶总面积/所占地面积。LAI实地测量方法包括直接测量方法和间接光学测量方法。一种是通过先测定叶面积,再计算LAI。叶面积测量方法,如用球积仪测定法、称纸法、方格计算法、排水法、经验公式计算法、树木解析法、点接触法、叶面积测定仪等,多数属于毁坏性测量,一些经验方法等也存在误差较大的缺陷。另一种是间接法测量,有两种方法:顶视法和底视法。顶视法即用传感器从上向下测量,遥感方法就属于这种,其原理是利用地物的反射光谱;底视法是传感器从下向上测量,其优点是适合于对森林的测试,无需用遥感平台,并可以作为植物定量遥感的地面定标手段主要是用光学仪器观测辐射透过率,再根据辐射透过率算出LAI,其中数字植物冠层图象分析仪方法是在LAI22000型冠层分析仪的基础上发展起来的,它采用了20世纪90年代的最新技术,有一个鱼眼成像信息采集器,传感器获取的是二维空间的植被冠层结构信息,并且较强的数据处理功能,该方法可以避免传统收获法所造成的大规模破坏森林的缺点,不受时间的限制,获取的数据量大,仪器容易操作,方便快捷,还可以测定一年中森林冠层LAI的季节变化,已经开始在生态学、果树和森林培育学中得到一定应用[2,14,15,17,24,34,38]。因此为了获得森林生态系统冠层结构动态变化的观测数据,用分析仪测定植物群落的LAI等群落的结构特征参数具有明显的应用价值和开发前景。光合势：群体绿叶面积的光合作用时间。绿色面积*光合时间。叶面积仪测叶面积。净同化率：单位面积的光合能力和干物质积累的比值（植物净同化率是指植物个体或小群体在一段时间（数天）内，单位叶面积在单位时间积累同化物的多少）叶面积仪测叶面积，烘干称重。2.发育：在生命周期中，生植物的组织、器官或整体在形态结构和功能上的有序变化过程称为发育分析作物器官生长与外部叶龄模式的关系叶龄与叶蘖：以正在抽出的叶n为基准，相关生长现象可以表示为叶抽出＝（n－1）――（n－2）节间伸长＝（n－3）节发根叶龄与拔节的关系：拔节始期的叶龄为伸长节间数减去2的倒数叶龄期叶龄与上位根发生的关系：根的萌动、分化、发育、形成、分枝都与叶龄进程存在着密切的同伸或同步关系。N叶抽出期，N叶节根原基开始分化，根原基至发根约3个出叶周期，即N叶抽出期，为N叶下方第三叶节发根。出叶与发根存在着N－3的相关生长关系。1叶发根节开始至发根结束，叶经历了3个叶龄期。N叶抽出期实际上是N－3叶节的主要发根期。该叶该叶节发根开始于N－1叶龄期，结束于N＋1叶龄期。不定根上分枝根发生规则，高次分枝根的发生比低次根发生顺次递减1个叶位。植物衰老概念及机理植物的衰老(senescence)通常指植物的器官或整个植株的生理功能的衰退衰老的机理：营养物质的撤退和转移植物衰老激素的形成1.自由基损伤学说自由基有细胞杀手之称。1955年哈曼（Harman）就提出，衰老过程是细胞和组织中不断进行着的自由基损伤反应的总和。2.蛋白质水解学说该学说认为参与蛋白质水解的蛋白质分解酶的连续合成，是引起叶片衰老的原因。3.激素平衡学说该学说认为植物体内或器官内各种激素的相对水平不平衡是引起衰老的原因。抑制衰老的激素(如细胞分裂素、生长素、赤霉素、油菜素内酯)与促进衰老的激素(如乙烯、脱落酸)之间可相互作用、协同调控衰老过程。作物衰老：（senecense）某个时期，器官或生物体某些生物单位自然终止生命活动的过程。（作物的衰老：指植物的器官或整个植株的生理功能的衰退。）作物衰老机理：（1）有限的寿命、生长势，即在特定的年龄不能继续生育和替代老叶而正常生长（2）营养物质撤退，如生育中的果实把营养器官中的关键性营养全部吸收而导致生命的终结（3）营养物质转移，如光合产物等营养物质由叶片转移到生育中的果实中去，使叶片、根系的营养亏缺而导致衰老黄枯（4）果实形成，产生一些激素类物质促进衰老（有关衰老的学说：a自由基损伤学说b蛋白质水解学说c激素平衡学说）春化、光周期现象的概念及机理春化：作物在苗期需要经受一段低温时期，才能开花结实的现象。机理：(一)春化刺激的感受和传递1.感受低温的时期和部位一般植物在种子萌发后到植物营养体生长的苗期都可感受低温而通过春化。2.春化效应的传递(二)春化的生理生化基础植物在通过春化作用的过程中，虽然在形态上没有发生明显的变化，但是在生理生化上发生了深刻的变化，包括呼吸代谢，核酸和蛋白质代谢，以及涉及到有关基因的表达。(三)化素、赤霉素和其他生长物质与春化作用光周期现象：日照长短或昼夜交替影响作物开花的现象。机理：（一）光周期诱导对光周期敏感的植物只有在经过适宜的日照条件诱导后才能开花，但这种光周期处理并不需要一直持续到花芽分化。植物在达到一定的生理年龄时，经过足够天数的适宜光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍然能保持这种刺激的效果而开花，这叫做光周期诱导（photoperiodicinduction）。（二）光周期诱导中光期与暗期的作用自然条件下，一天24h中是光暗交替的，即光期长度和暗期长度互补。所以，有临界日长就会有相应的临界暗期（criticaldarkperiod），这是指在光暗周期中，短日植物能开花的最短暗期长度或长日植物能开花的最长暗期长度。那么，是光期还是暗期起决定作用？许多试验表明，暗期有更重要的作用（三）光周期刺激的感受和传递植物在适宜的光周期诱导后，发生开花反应的部位是茎顶端生长点，然而感受光周期的部位却是植物的叶片。（四）成花刺激物的性质柴拉轩最早提出了有关成花素的假说：(1)感受光周期反应的器官是叶片，它经诱导后产生成花刺激物；(2)成花刺激物可向各方向运转，到达茎生长点后引起成花反应；(3)不同植物的开花刺激物具有相似的性质；(4)植株在特定条件下产生的成花刺激物不是基础代谢过程中产生的一般物质。上述的嫁接和去叶等实验结果都支持这一假说，肯定植物在经过适宜的光周期诱导后，产生了可传递的成花刺激物。成花刺激物即为所谓的成花素(florigen)，但是对成花素的分离与鉴定并未得到预期的结果。（五）植物营养和成花在20世纪初，克勒布斯（Klebs）通过大量试验证明，植物体内的营养状况可以影响植物的成花过程。（六）温度和光周期反应的关系在光周期现象中，光照是主导因素，但其它外界条件也有一定的作用，并且会影响植物对光照的反应，其中温度的影响最为显著。温度不仅影响光周期通过的时间，而且可以改变植物对日照的要求。第三章作物水分生理作物细胞水势及组成与水在细胞间的传递的关系作物细胞内水势组成：渗透势、衬质势、压力势细胞内水传递：相邻两个细胞之间水分移动的方向取决于两细胞间的水势差，水分总是顺着水势梯度移动。即从水势高移向水势低。在一排相互连接的薄壁细胞中只要胞间存在着水势梯度，水分就会沿水势高的细胞移向水势低的细胞。作物体内水分的运输与分配：水分在植物体内可经质外体和共质体途径运输。质外体运输是通过导管或管胞的长距离运输；共质体运输是活细胞中进行的短距离径向运输。水分在导管或管