第十章：植物的生长生理

这是一个关于第十章：植物的生长生理的思维导图，包含生长、发育和分化的概念、 细胞周期和周期调控、 细胞伸长生理、 细胞分化生理等。

第十章：植物的生长生理

• 生长、发育和分化的概念
  • 生长：细胞、组织和器官数目的增加，植物体积的增大。
  • 发育：植物体的构造和机能从简单到复杂的变化过程，表现在细胞、组织和器官的有序变化。
  • 分化：来源相同细胞，在形态结构和生理生化功能表现异质性
  • 关系
    • 区别：生长是量变、分化是质变、发育是有序的质变和量变
    • 连续：发育包含了生长和分化；生长和分化是发育的基础
• 细胞周期和周期调控
  • 细胞周期：细胞分裂成两个新细胞所需的时间
  • 细胞周期调控蛋白：CYC/CDK
• 细胞伸长生理
  • 永远保持细胞分裂机能：根和茎顶端分生区细胞
  • 皮层微管的排列方向决定了纤维素的沉积方向
  • 细胞壁纤维素的沉积方向决定细胞伸展的方向
  • 细胞壁内有膨胀素
    • 膨胀素：在细胞伸长中，作用于细胞壁中的纤维素和半纤维素之间的界面，打断细胞壁多糖之间的H键
      • 细胞壁酸化可以活化膨胀素而促进细胞伸长
• 细胞分化生理
  • 细胞分化：分生组织的幼嫩细胞发育成为具有各种形态结构和生理代谢功能的成形细胞的过程。
  • 细胞全能性：植株中每个细胞都携带一套完整的基因组，具有发育成完整植株的的潜在能力。
  • 极性：合子在第一次分裂就产生了极性现象。是植物分化和形态建成中的基本现象（造成了细胞内物质如代谢物、蛋白质、激素分布不均）
• 植物生长的相关性
  • 玉米种植
    • 太密：营养生长低
    • 太稀：收获少
  • 疏花疏果的机制
    • 意义：1.节省了养分的无效消耗，减少了由于养分不足引起的幼果自疏现象，减少无效花比例，提高做实率；2.使留下的果实肥大
    • 机制：解决了＂源小库大＂的问题
  • 为什么会发生顶端优势？
    • 答：概念：顶端优势是植物的顶芽长出主茎、侧芽长出分枝，通常主茎顶端生长很快，而侧茎生长缓慢的现象。茎尖产生生长素，生长素运输到侧芽，高浓度对侧芽生长有抑制作用
      • TIBA阻止生长素转运，促进侧芽生长；细胞分裂素对生长素有拮抗作用
  • 三种参与顶端优势的植物激素
    • 1、生长素
      • 向下极性运输，降低侧芽位置的细胞分裂素含量
    • 2、细胞分裂素
    • 3、独脚金内酯
      • 促进BRCI表达，抑制侧芽生长
  • 营养生长和生殖生长的相关性
    • 对立：营养生长过旺，消耗养分较多，抑制生殖器官的生长，甚至花、果严重脱落；生殖生长过旺也抑制营养生长
    • 关系：生殖生长需要的养料大多数由营养器官提供
• 植物器官生长
  • 根尖分生组织RAM
    • 存在静止中心QC：细胞分裂缓慢
    • QC周围有起始干细胞
  • 茎尖分生组织SAM
    • 有转录因子WUS，维持干细胞活性
  • SAM/RAM干细胞微环境是根茎器官生长发育的源头
  • 营养器官的生长特性
    • 生长速率规律：植物在不同生长时期速率表现出慢——快——慢的规律，称为生长大周期
    • 茎具有顶端优势，顶芽抑制侧芽生长；具有主根的植物根也有顶端优势，主根控制侧根的生长。（根也有生长大周期）
    • 茎部分生组织
      • 顶端分生组织
      • 居间分生组织（例如：雨后春笋）
      • 侧分生组织
    • 双子叶植物：居间分生组织使全叶均匀生长
    • 单子叶植物：基底分生组织使叶基部保存分生能力。
    • 不定根：生长在不是正常发生部位的根
  • 影响营养器官生长的条件
    • 温度
      • 1、最适温度：生长最快的温度，往往不是最适的
      • 2、协调的最适温度：培养健壮的植物，低于最适温度
      • 3、温周期现象：植物对昼夜温度适应性变化的反应
        • 实践应用：白天高温促进发芽；水果花卉温室栽培是夜间降温依赖于提高品质
    • 光
    • 水分
    • 矿质营养
  • 为什么高山植物相对矮小？
    • 答：①光：光强，紫外线抑制生长；②温度：温度较低，过低夜温抑制生长；③水：湿度大、影响蒸腾作用，根吸水下降，营养供应不足；④矿质营养元素较少
• 种子萌发
  • 种子：是繁殖器官
  • 种子萌发的生理生化变化
    • 种子吸水3阶段
      • 1、急剧吸水
      • 2、停止吸水
      • 无氧呼吸为主
      • 3、重新迅速吸水
        • 有氧呼吸为主
    • 呼吸过程的4个阶段
      • 1、急剧上升
        • 与三羧酸循环有关，呼吸商＞1
      • 2、滞缓
        • 种皮限制外界O2，进行无氧呼吸
      • 3、再急剧上升
        • 胚根穿破种皮，有氧呼吸骤升
      • 4、显著下降
        • 幼苗贮存物耗尽，呼吸作用逐渐降低
    • 酶系统的形成
      • 胚能合成赤霉素GA，并释放到胚乳和糊粉层，刺激产生水解酶释放到胚乳
    • 有机物的转变
      • 1、淀粉种子：淀粉被淀粉酶、脱支酶等水解为葡萄糖，作为幼胚生长的营养物质。
      • 2、油料种子：油料种子的萌发：将三酰甘油水解为脂肪酸，经过乙醛酸循环——形成琥珀酸，再进入TCA循环——产生苹果酸，苹果酸运到细胞质基质，进一步形成丙酮酸。再经过糖异生途径，生成葡萄糖，转变为蔗糖
      • 3、豆类种子（蛋白质含量多）
        • 蛋白酶：将蛋白质水解为小肽
        • 肽酶：将蛋白质水解为氨基酸
          • 多余的氨基酸分解为游离氨，以酰胺的形式保存
      • 这些有机物在酶的作用下被水解为简单的有机物，运送到幼胚中作为生长的营养物质
  • 种子萌发的调节
    • 低温和光照