导图社区 植物的生殖生理
植物生理学之植物的生殖生理知识总结,包括幼年期、成花诱导(成花决定)、花原基和花器官原基的形成、受精生理等内容。
编辑于2022-01-06 22:25:08植物的生殖生理
幼年期
成花生理:花的形态形成,包括花诱导以及其后的花原基分化形成花器官
花发端:形成花原基之前所进行的所有反应以及发生组织分化成可辨认的花原基的全过程
幼年期
生长快,呼吸强,核酸代谢和蛋白质合成快,茎的切段易发根
成年期
组织成熟,代谢和生理活动较弱,光合速率和呼吸速率都下降,茎的切段不易发根
成花诱导(成花决定)
花的早期发育阶段
春化作用
定义
春化作用(vernalization):低温诱导植物开花的过程。春化作用的主要条件是低温,春化的有效温度介于0-10℃之间,最适温度是1-7℃,春化时间由数天到二三十天,具体有效温度和低温持续时间随植物种类而定
脱春化作用(devernalization)在春化过程结束之前,如遇高温,低温效果会削弱甚至消除的现象。当植株遇到0℃以下低温时,代谢被抑制,将不能完成春化过程。
春化作用的时间
种子萌发或植株生长的任何时期
春化作用的部位
茎尖端的生长点和嫩叶,凡是具有分裂能力的细胞都可以接受春化刺激
春化作用的刺激传导物质
春化素(vernalin):植物接收春化后,将春化作用的刺激传导出去的物质。嫁接实验可证明春化素的存在
春化作用的条件
一定天数的低温
氧气;缺氧不能完成
水分:干种子不能接受春化处理(含水量40%)
春化作用的生理生化变化
呼吸增强
GA含量增高
光周期现象
定义
光周期(photoperiod):在一天之中白天和黑夜的相对长度。根据光周期可以将植物分为长日植物、短日植物、日中性植物以及双重日长植物,其中双重日长又包括长短日植物和短长日植物。
光周期现象
植物光周期反应类型
长日植物(LDP)(long-day plant)(短夜植物):必须长于其临界日照长度的日照才能开花的植物。延长光照,则加速开花;缩短光照,则延迟开花或不能开花。
短日植物(SDP)(short-day plant)(长夜植物):必须短于其临界日照长度的日照才能开花的植物。适当缩短光照,可提早开花;但延长光照,则延迟开花或不能开花。
日中性植物(DNP)(day-neutral plant):在任何日照条件下都可以开花的植物,例如番茄、茄子、黄瓜、辣椒和菜豆等。
中日性植物(NDP):植物只有在昼夜近似相等的光周期中开花,如甘蔗的某些品种
双重日长类型
长短日植物(L—SDP)
短长日植物(S—LDP)
临界日长
临界日长(critical daylength):昼夜周期中诱导短日植物开花所必需的最长日照或诱导长日植物开花所必需的最短日照。长日植物在日照长度长于临界日长才能正常开花,短日植物在日照长度短于临界日长才能正常开花。
临界暗期(critical dark period):在昼夜周期中,短日植物能够开花所必需的最短暗期长度,或长日植物能够开花所必需的最长暗期长度。植物开花实际是由临界暗期决定。
决定植物开花的日照条件
临界暗期比临界日常对开花更为重要。短日植物是长夜植物,长日植物是短夜植物
光周期诱导和光信号的感受和传导
光周期诱导(photoperiodic induction):植物只需要一定时间适宜的光周期处理,以后即使处于不适宜的光周期下,仍然可以长期保持刺激的效果的现象。光周期诱导所需的光周期处理天数,因植物种类而异。
光周期诱导
感受光周期刺激的部位
叶子
诱导开花部位
茎尖端的生长点
开花刺激物的运输途径
韧皮部运输
开花刺激物的运输途径
韧皮部运输
开花刺激物
成花素或开花素,可以从一株植物传递到另一株植物
光敏素在成花诱导中的作用主要取决于Pfr/Pr比值,SDP开花要求低比值(通过长暗期降低Pfr来达到);LDP开花要求高比值(要求短暗期),长光期可使Pfr/Pr比值一直维持在较高水平,有利于LDP开花
长暗期的光间断,可使Pfr/Pr值立即回升到光下的水平,因而引起长日反应
植物生长调节剂的应用
GA
GA 对某些长日植物可代替光照条件,在非诱导的短日条件下开花
GA对某些冬性长日植物可代替低温,不经春化即可开花
NAA或2,4-D
用生长素处理菠萝植物,可使植株结果和成熟期一致;也可使1年内各月份都有菠萝成熟
乙烯利
促进菠菜开花
细胞分裂素
促进白芥茎顶细胞如在长日条件下那样进行有丝分裂
春化和光周期理论在农业上的应用
春化应用
萌动种子通过春化的低温处理,经过春化处理的植物,花诱导加速,提早开花、成熟
控制开花
人工控制光周期,可促进或延迟开花
引种
南豆北移:大豆为短日植物,南方大豆移至北方,开花期延迟,北方温度降低
北豆南移:北方大豆比南方大豆需要的日照稍长,北方的大豆移至南方,使开花提前
南麻北种:麻类为短日植物,移至北方,麻类生长旺盛季节的日照加长,可以增加植株高度,提高纤维产量
花原基和花器官原基的形成
花原基的形成
花器官原基的形成
被子植物花从外向内的结构组成
第1轮为萼片
第2轮为花瓣
第3轮为雄蕊
第4轮为心皮
第5轮为胚珠
同源异形
花器官形成模型——“ABCDE”模型:解释植物花器官形成的模型。A基因控制萼片、花瓣的发育: B基因控制花瓣、雄蕊的发育: C基因控制雄蕊、心皮、胚珠的发育; D基因控制胚珠的发育; E基因调控除花瓣、雄蕊、心皮、胚珠的发育。D突变体缺乏胚珠, E突变体全部花器官发育成为萼片。
A基因控制第1、2轮的发育
B基因控制2、3轮的发育
C基因控制3、4、5轮的发育
D基因控制第5轮的发育
E基因调控除第1轮以外其他4轮的发育
花发育的信号转导途径
光周期途径
自主/春化途径
碳水化合物(或蔗糖)途径
赤霉素途径
影响花器官形成的条件
光照
对花器官形成影响最大
在花器官中,雄蕊发育对光期较敏感:小麦花药发育处于花粉母细胞形成的前夕,遮光处理72h,花粉全部败育
在自然条件下,光照时间越长,光照越充足,形成的有机物越多,越有利于开花
温度
过高过低不利于
水分
水分敏感期
肥料
氮素
生理条件:激素(IAA、CTK、GA、ABA)
植物性别的分化
雌株对要求更高
受精生理
花粉的成分、寿命和贮存
成熟花粉最主要的成分是淀粉(风媒植物的花粉)和脂肪(虫媒植物的花粉),还有各种氨基酸、蛋白质、维生素、酶
花粉的贮存
湿度
在比较干燥的环境下,代谢过程减弱和呼吸作用降低,能够较长时间保持花粉的生活力
温度
1~5 ℃是花粉贮存的最适温度。低温可使花粉降低呼吸作用,减少贮藏物质的消耗,延长寿命;零下低温保存花粉,效果更好
CO2和O2
增加空气中CO2的含量,可延长花粉的寿命;在纯氧中贮存花粉,则缩短花粉的寿命
光线
遮阴或在黑暗中贮存可延长花粉寿命
柱头的生活能力
柱头是雌蕊接受花粉的地方
外界条件对授粉的影响
糖分:维持花粉管的渗透平衡,防止花粉因吸水膨胀
温度:20~30 ℃
PH
花粉萌发和花粉管伸长
成熟柱头类型
湿柱头
干柱头
受精后雌蕊的代谢变化
糖类和蛋白质的代谢作用加强,呼吸作用也加强
组织吸收水分和无机盐的能力增强
蒸腾作用极具增强,造成花被凋萎
生长素含量大大增加
自交不亲和性(self-incompatibilty):植物花粉落在同花雌蕊的柱头上不能受精的现象。自然界中被子植物估计一半以上存在自交不亲和性现象,是一种防止近亲繁殖的重要方式,可分为孢子体型自交不亲和性和配子体型自交不亲和性两类。
自交不亲和性的类型
孢子体型自交不亲和性(SSI)
配子体型自交不亲和性(GSI)
夜间断(night break):若设定足以引起短日植物开花的暗期长度,在接近暗期结束中间的时候,被一个足够强度的闪光所间断,造成短日植物不能开花,但长日植物却开花的反应。
群体效应(population effect):在人工培养花粉时,密集的花粉萌发和花粉管生长比稀疏的好的现象。因此在生产上,大量授粉比限量授粉有利于受精。
开花素(成花素)(florigen):能够通过嫁接方式传递成花诱导信号的物质,目前尚未被分离得到。开花素可以运到顶端分生组织,促进植物开花。