植物生长生理

植物生理学之植物生长生理知识总结，包括种子萌发生理、细胞生长生理、植物营养器官生长、植物生长的相关性、植物的光形态建成、植物的运动等。

植物生长生理

• 种子萌发生理
  • 种子萌发的外界条件
    • 足够的水分
    • 充足的氧气
    • 适宜的温度
  • 种子萌发的生理生化变化
    • 种子的吸水
      • 急剧吸水过程
        • 亲水胶体引起吸胀吸水，物理过程，速度很快
      • 吸水停滞期
        • 细胞呈溶胶状态，利用已吸收的水分进行吸胀作用
      • 重新迅速吸水
        • 由于胚的迅速长大和细胞体积的加大，渗透吸水
    • 呼吸作用的变化
      • 急剧上升
        • 种子吸水，呼吸迅速上升
      • 滞缓
        • 种皮限制Ｏ2进入种子，无氧呼吸
      • 在急剧上升
        • 胚根突破种皮，增加Ｏ2供应，有氧呼吸增加
      • 显著下降
        • 幼苗贮存物质被耗用，呼吸作用降低
    • 酶系统的形成
    • 有机物的转变
• 细胞生长生理
  • 细胞分裂生理
    • 细胞周期（cell cycle）：细胞分裂成两个新细胞所需要的时间。细胞周期包括分裂期和分裂间期。
      • 分裂期；细胞有丝分裂的过程，跟形态指标分裂期可分为前期、中期、后期和末期，随后还有胞质分裂的胞质分裂期
      • 分裂间期是分裂期后合成DNA的静止时期，可分为DNA合成前期、DNA合成期和DNA合成后期
    • 细胞周期控制
    • 细胞分类的生化变化
    • 细胞分裂与植物激素
  • 细胞伸长生理
    • 细胞伸长
    • 细胞壁变化
    • 酸-生长假说（acid- growth hypothesis）：生长素诱导细胞壁酸化并使其可塑性增大而导致细胞伸长的理论
      • 原理是生长素与受体结合，通过信号转导，促进H+-ATP酶基因活化，形成mRNA，运输到细胞质，合成H+-ATP酶，再运输到质膜。在质膜的H+-ATP酶把H+排出到细胞壁去，使细胞壁酸化。酸性环境可以活化膨胀素。在一定范围内，PH越低，活性越大，细胞伸长越多。膨胀素作用于细胞壁中的纤维和半纤维素之间的界面，打断细胞壁多糖之间的H键。多糖分子之间结构组织点破裂，联系松弛，膨压就推动细胞伸长
    • 细胞伸长与赤霉素
  • 细胞分化生理
    • 分化（differentiation）：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。高等植物大都是从受精卵开始，不断分化，形成各种细胞、组织、器官，最后形成植物体
      • 脱分化（dedifferentiation）：已有高度分化能力的细胞和组织，在培养条件下逐渐丧失其特有的分化能力的过程。植物组织脱分化后形成无组织的细胞团或愈伤组织
    • 转录因子基因控制发育的过程
    • 细胞全能性（totipotency）：植物体的每个细胞都携带一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。细胞全能性主要通过外植体脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经在分化形成再生植株实现
    • 极性（polarity）：在器官、组织甚至细胞中在不同的轴向上存在某种形态结构和生理生活上的梯度差异，是指植物分化和形态建成中的一个基本现象。急性一旦建立，难于逆转。极性造成了细胞内物质（如代谢物、蛋白质、激素等）分布不均匀，建立起轴向，两极分化，因此细胞不均等分裂
    • 影响细胞分化的条件
• 植物营养器官生长
  • 营养器官的生长特性
    • 茎生长特性
      • 生长大周期（grand period of growth）：茎（包括根和整株植物）在整个生长过程中，生长速率出现“慢-快-慢”3个阶段的合称，即开始生长缓慢，以后逐渐加快，达到最高点，然后生长速率减慢以至停止
      • 生长曲线时期“S”型曲线
    • 根生长特性
    • 叶生长特性
  • 影响器官生长的条件
• 植物生长的相关性
  • 相关性（correlation）指植物各部分间的相互制约与协调的现象。包括根和地上部分的相关性、主茎和侧枝的相关性,以及营养生长和生殖生长的相关性三个方面。
  • 根和地上部的相关性
    • 相互促进
    • 相互抑制
  • 主茎和侧枝的相关性
    • 顶端优势（apical dominance）：顶芽优先生长，侧芽生长受抑制的现象。顶端优势受生长素和细胞分裂素的比例决定，高生长素水平的植株会增强顶端优势，过多细胞分裂素的植物可减弱顶端优势
  • 营养生长和生殖生长的相关性
    • 相互促进
    • 相互抑制
• 植物的光形态建成
  • 光对植物生长发育的影响
  • 相关概念
    • 光形态建成（photomorphogenesis）（光控制发育的过程）：依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官的建成
    • 暗形态建成（skotomorphogenesis）（黄化）：暗中生长的植物幼苗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的现象。黄化幼苗虽具全部遗传信息，但因缺乏光，大部分基因不能表达出来
      • 去黄化（deetiolation）指给黄花幼苗一个微弱的闪光,在几小时之内就可以观察到一列光形态建成反应(如茎伸长减慢、弯钩伸展、合成叶绿素等)的现象。
  • 光受体种类
  • 光敏色素的发现和性质
    • 光敏色素（phytochrome）：可以吸收红光-远红光可逆转换的光受体(色素蛋白质),包括红光吸收型和远红光吸收型两种。光敏色素能调控植物的形态建成,如叶柄的伸长、根的发育、鳞茎的形成、种子的萌发、光周期诱导、成花、生长运动、芽的休眠及子叶扩展等生长发育 过程。
  • 光敏色素的发布与生理作用
  • 光敏色素的作用机理
  • 紫光和紫外光反应
    • 蓝光反应
      • 有效波长
      • 蓝光功能
      • 蓝光受体
        • 隐花色素（cryptochrome）是蓝光受体的一种,隐花色素能够调节蓝光诱导的茎伸长抑制，还参与幼苗去黄化反应、开花的光周期调节、生理钟以及花色素苷合成酶基因表达调节等。
        • 向光素（phototropin）是蓝光受体的一种,向光素的生色团是黄素单核苷酸,主要介导蓝光调节的器官与细胞器的运动反应,在蓝光促进气孔开放中是主要的光受体。
    • 紫外光反应
• 植物的运动
  • 向性运动（tropic movement）指由光、重力等外界刺激而产生的,运动方向取决于外界的刺激方向的运动。向性运动是生长引起的、不可逆的运动,包括向光性、向重力性、向化性和向水性等。向性运动的步骤是感受、转导和反应三步。
    • 定义
    • 步骤
      • 感受
      • 转导
      • 反应
    • 种类
      • 向光性（phototropism）：植物随光照入射的方向而弯曲的反应,蓝光是诱导向光弯由最有效的光谱。植物各器官的向光性有正向光性(器官生长方向朝向射来的光)、负向光性(器官生长方向与射来的光相反)及横向光性(器官生长方向与射来的光垂直)之分。
      • 向重力性（gravitropism）取任何一种植物的幼苗,把它横放,数小时后就可以看到它的茎向上弯曲,而根向下弯曲的现象。向重力性可分为正向重力性(根顺着重力方面向下生长)、负向重力性(茎背离重力方向向上生长)和横向重力性(地下茎则水平方向生长)三种。
        • 定义
        • 分类
          • 正向重力性
          • 负向重力性
          • 横向重力性
        • 平衡石
      • 向化性
      • 向水性
  • 感性运动（nasticmovement）：由外界刺激(如光暗转变、触摸等)或内部时间机制而引起的,外界刺激方向不能决定运动方向的运动。感性运动是由生长着的器官两侧或上下面生长不等引起的。感性运动有生长性运动(不可逆的细胞伸长,如偏上性运动等)和紧张性运动(由时枕膨压变化产生,是可逆性变化,如叶片感夜运动等)两种。
    • 定义
    • 引起原因
    • 分类
      • 生长性运动
        • 偏上性
        • 偏下性
        • 感热性
      • 紧张性运动
        • 感夜性
        • 感震性
  • 生理钟（physiological clock）（生物钟）：生物因对昼夜的适应而产生生理上有周期性波动的内在节奏。植物生理钟系统的基本模式有输入途径、中央振荡器和输出途径3个组分。
    • 定义
    • 特性
    • 基本模式
• 组织培养（tissue culture）：在控制的环境条件下，在人工配制的培养基中，将离体的植物细胞、组织或器官（外植体）进行培养的技术。组织培养技术的理论依据是植物细胞具有全能性。利用组织培养技术可以从单个植物细胞，培养出许多植株
• 程序性死亡（programmed cell death）（PCD）： 为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。程序性死亡是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，并不是病例条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程