植物的生长生理

这是一篇关于植物生理学第十章植物的生长生理的思维导图，包括生长发育的概念及控制、植物细胞的分类、生长与分化等内容。

植物的生长生理

• 生长发育的概念及控制
  • 生长、发育、风化的概念
    • 生长：在生命周期中，生物的细胞、组织、器官的数目、体积或干重的不可逆增加过程，分为营养生长和生殖生长
    • 分化：从一种同质的细胞类型转变为形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程
    • 发育：在生命周期中，植物的细胞、组织、器官或整体在形态结构和功能上的有序变化过程
    • 相互关系
      • 生长是量变，是基础；分化是质变
      • 发育是器官或整体有序的一系列的量变与质变
  • 植物生长发育特点
    • 形态建成由分生组织活动引起
    • 生长既有有限性又有无限性
    • 生长可分为营养生长和生殖生长
    • 生长发育易受环境因素的影响
  • 植物生长发育控制
    • 发育的基因控制：分子基础——基因特异性表达
    • 发育的激素控制：调控作用
    • 发育的环境控制：不可移动性
• 植物细胞的分裂、生长与分化
  • 分裂
    • 细胞周期：从一次细胞分裂结束形成子细胞到下一次分裂结束形成新的子细胞经历的时期，间期+分裂期
    • 细胞周期的控制
      • 周期调节蛋白对细胞周期的控制
      • 植物激素对细胞周期的控制
      • 环境因素对细胞分裂的影响
    • 细胞分裂面的控制
      • 平周分裂：新壁与器官表面平行、增粗
      • 垂周分裂：新壁垂直于器官表面，长高
  • 生长
    • 细胞生长方向受微纤丝取向的影响：原动力是膨压
    • 微纤丝的取向由微管控制
  • 分化
    • 细胞分化的四步模式
      • 分化信号的产生和细胞感受
      • 分化细胞的特征基因活化
      • 分化细胞的结构和功能基因表达
      • 基因差别表达导致细胞结构和功能的改变
    • 控制细胞分化的因素
      • 极性引发细胞分化
      • 细胞分化的位置效应
      • 植物激素在细胞分化中的作用
      • 细胞分化受环境条件诱导
  • 植物细胞程序性死亡PCD：植物体在发育过程中通过自身的内部机制启动并调节的细胞生理性自然死亡的过程
    • 特征
      • 高度的自控性
      • 发生部位和发生时序的准确性
      • 新的生物大分子合成
      • 形态特征
    • 功能
      • 再度利用
      • 物质输导
      • 生殖器官形态建成
      • 抵御侵染
  • 过敏反应：对病原生物的侵染发生的快速死亡反应称为过敏反应
• 植物组织培养
  • 概念和类型
    • 概念：在人工控制的环境下培养植物的离体器官，组织或细胞的技术
    • 类型：器官培养，组织培养，胚胎培养，细胞培养，原生质体培养
  • 培养方法
    • 固体培养法：琼脂凝胶，营养成分分布不均，易褐化，中毒
    • 液体培养法：不加固化剂，分静止培养（原生质体培养）和振荡培养（需摇床或转床）
  • 原理和特点
    • 原理
      • 植物细胞的全能性（有核的植物细胞都具有母体的全部基因，在适宜的条件下，可以发育成完整个体的潜能
      • 脱分化
      • 再分化
    • 特点
      • 取材少，培养材料经济
      • 可人为控制培养条件，不受自然条件的影响
      • 生命周期短，繁殖率高
      • 管理方便，便于自动化控制
  • 培养步骤
    • 材料准备
    • 培养基的制备：水，无机营养，有机营养，植物生长物质，琼脂或其他支撑物质，其他添加剂
    • 灭菌：物理，化学方法
    • 接种：把消毒好的材料在无菌条件下切成小块并放入含有培养基的容器中的过程
    • 培养：初代培养，继代培养
    • 驯化与移栽：使植株迅速适应外界环境
  • 应用
    • 无性系的快速繁殖
    • 培养无病毒种苗
    • 新品种的选育
    • 人工种子和种质保存
    • 药用植物和次生植物的工业化生产
    • 推动生命科学的研究
• 年轮的形成：在同一圈年轮中，春夏季由于适于树木生长，木质部细胞分裂快，体积大，所形成的木材质地疏松，颜色浅淡，被称为早材；到了秋冬季，木质部细胞分裂减弱，细胞体积小但壁厚，形成的木材质地紧密，颜色较深，被称为晚材。年轮的形成也是植物生长季节周期性的一个表现。
• 环境因素对植物生长的影响
  • 物理因子
    • 温度：生长协调最适温度
    • 光：直接（光形态建成）+间接（光合作用）
    • 机械刺激：影响植物生长发育和形态建成，即接触形态建成
    • 重力：诱导植物根的向重性和茎的负向重性生长，影响叶的大小，枝条上、下侧生长量及瓜果形状
  • 化学因子
    • 水分：最敏感
    • 大气：氧气，二氧化碳，水，污染气体危害生长
    • 矿质：有益元素促进生长，有毒元素抑制生长
    • 植物生长调节物质：植物激素显著调节
  • 生物因子
    • 相互竞争：对环境生长因素的竞争
    • 相生相克：植物分泌化学物质影响周围植物的生长，也称化感作用
• 植物生长分析
  • 植物的生长分析
    • 生长指标及生长观测
      • 生长指标：体积、干重、柱形、鲜重、细胞数
      • 生长观测：划线法或记号法，摄像法
    • 生长速率
      • 绝对生长速率AGR
      • 相对生长速率RGR
    • 生长分析：参数，相对生长速率，净同化率，叶面积比
  • 生长大周期与生长曲线
  • 植物生长的相关性
    • 地上部与地下部相关
      • 地上部与地下部的关系
        • 地上部，处于空气中，可以获得充分的空气和光照，主要进行光合作用和蒸腾作用
        • 地下部，处在土壤中，可以从外界吸收足够的水分和矿质
        • 地上部与地下部之间通过维管束进行营养物质与信息物质的交换
        • 地下部的生长和活动依赖于地上部所提供的光合产物，生长素，维生素等以及叶片的蒸腾拉力
        • 地上部的生长和活动则需要根系提供水分，矿质及根中合成的植物激素，氨基酸等
        • 根系生长良好，其地上部的枝叶也较茂盛，同样，地上部生长良好，也会促进根系生长，通常所说的根深叶茂、本固枝荣就是指根冠间相互依存的协调关系
      • 影响根冠比的因素
        • • 土壤水分
          • 光照
          • 营养
          • 温度
          • 生长调节剂
    • 主茎与侧枝的相关
      • 顶端优势：由于植物的顶芽生长占优势而抑制侧芽生长的现象
      • 顶端优势的原因
        • 营养假说
        • 激素抑制假说
        • 营养转移假说
        • 细胞分裂素假说
        • 原发优势假说
    • 营养生长与生殖生长的相关
      • 依赖关系
        • 生殖生长需要以营养生长为基础
        • 生殖器官的形成以及由其产生的激素等信号物质会影响营养体的生长
      • 对立关系
        • 营养生长抑制生殖生长，营养器官生长旺，会抑制生殖器官的合成与发育
        • 生殖生长抑制营养生长，单次开花植物开花后，营养生长基本结束，多次开花植物在生殖生长期间，营养生长明显减弱
  • 植物生长的周期性：植物或器官生长速率随昼夜或季节变化发生有规律变化的现象
    • 昼夜周期性
    • 温周期现象
    • 季节周期性
• 植物体的生长与分化
  • 植物胚胎发生
    • 发育基本模式
      • 轴向模式
      • 径向模式
    • 胚胎发育横式
      • 双子叶植物（拟南芥）
        • 合子阶段，极性的受精卵
        • 球形胚阶段
        • 鱼类形胚阶段
        • 成熟胚阶段，胚呈弯钩状
      • 单子叶植物（水稻）
        • 合子阶段
        • 球形胚阶段
        • 胚芽鞘阶段
        • 幼胚生长阶段
        • 成熟胚阶段
    • 植物体的基本发育模式形成于胚胎发育早期
  • 种子的萌发
    • 种子的结构：胚，胚乳，种皮
    • 萌发过程与特点
      • 阶段I：吸胀吸水阶段，原生质胶体
      • 阶段II：缓慢吸水阶段
      • 阶段III：生长吸水阶段
    • 萌发的调节：内源激素
    • 影响萌发的外界条件：水（30%-70%），温度（最适温度），氧气（10%以上），光照（光敏色素，需光种子）
  • 根尖的构造和分化
    • 构造：根冠区、分生区、伸长区、成熟区
    • 精致中心QC：处在根尖中央细胞质致密的细胞
    • 组织原细胞：围绕QC外侧，细胞分裂活跃
    • 分化
      • 根尖分生组织原细胞
        • 根冠柱原细胞QC下方
        • 侧根冠——表皮原细胞，QC周缘
        • 皮层——内皮层原细胞，QC四周
        • 维管原细胞（中柱原细胞），QC上方
      • 分化分裂：分裂形成的两个子细胞一个保留分生细胞的特征，另一个进入分化形成某种特定组织原细胞，一般为平周分裂
      • 增殖分裂：分裂形成的两个子细胞具有相同的发育方向，一般为垂周分裂
  • 茎尖的构造和分化
    • 构造
      • 茎尖的层状结构
        • 原套
        • 原体
      • 茎尖的组织学分区
        • 中央区
        • 周缘区
        • 肋状区
    • 分化
      • 茎尖的分化
        • 营养分生组织
        • 成花分生组织
      • 茎的分枝
  • 叶的发生和分化
    • 叶原基的发生和叶的分化
      • 叶原基的发生：由茎尖顶端周缘下分生组织分化
      • 亚器官域的发育：基——顶轴，近——远轴，中——边轴
      • 叶组织的分化：受基因和环境调控
    • 叶序及其发生
  • 植物的极性与再生：茎>根>叶（极性强弱）