导图社区 植物生理学 第十章 植物生理
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细胞生长生理
细胞分裂的生理
细胞周期与周期调控
细胞周期:一次细胞分裂到下次细胞分裂所经历的时间;分为2个阶段、4个时期:
(1)G1期:DNA合成前的准备期
(2) S期: DNA合成期，受GA促进
(3) G2期:细胞分裂的准备期
(4) M期:细胞有丝分裂开始到结束需要IAA和ICTK协同作用。
植物细胞具有保守的细胞周期，并且依赖于细胞 周期蛋白的蛋白激酶来调控细胞周期。
植物激素对细胞分裂的调节作用
调控物质：生长素、细胞分裂素、赤霉素、乙烯、脱落酸以及油菜素内脂等
作用位点：通常G1/S和G2/M是调控的位点
激素对细胞分裂的影响:
●IAA、CTK支持进入新的细胞周期
●CTK促进进入M期
●GA促进细胞分裂和伸长
细胞分裂的生化变化
DNA含量变化
呼吸速率变化
细胞伸展的生理
细胞伸展
方向：细胞壁纤维的沉积方向决定了细胞伸展的方向
过程：
一、是细胞内渗透的下降，导致细胞细胞吸收膨胀
二、是细胞壁松弛，填充新的壁物质而发生重构。
细胞壁
细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的特征之一。
作用：
①保护植物细胞
②维持细胞形态
③传递细胞信息
生长素的酸—生长假说
细胞分化的生理
细胞全能性和组织培养
极性
植物器官、组织、细胞在不同轴向上存在的形态结构和生理生化上的梯度差异，是细胞分化的基础;
种子的萌发生理
鉴定种子生活力的方法
利用组织还原能力（TTVC染色法）

利用原生质的着色能力(染料染色法)
活种子的原生质膜有选择透性，染料分子不能透过，原生质(胚)不着色。
利用细胞中的荧光物质
具有生活力的种子在荧光灯下能发出明亮的荧光.
种子萌发的生理生化变化
1种子吸水：分为三个阶段“快—慢—快”
(1)急剧吸水阶段:即吸胀阶段
■纯物理性的衬质势吸水，吸水的动力是衬质势
■受温度影响
■以无氧呼吸为主
(2)滞缓吸水阶段:
■种子细胞水 势=环境水势;
■种子鲜重趋于稳定;
■种 子干重开始降低，贮存物质开始分解;
■植物细胞质基质中的酶开始活化，细胞内膜系统开始恢复正常功能，呼吸增强，代谢加快，胚生长开始;
■无氧呼吸 >有氧呼吸转化
(3)重新迅速吸水阶段:
■胚根突破种皮，胚生长速度加快，吸水的动力主要是渗透势
■种子鲜重增加， 体积迅速增大，但干重降低一 直持续到幼苗具有自养能力为止;萌发时间越长，贮存的有机物质消耗越多;
■死种子和处于 休眠状态的种子，没有这个阶段;
■以有氧呼吸为主
2呼吸作用的变化:也呈现“快-慢~快”三个阶段
第一“快”:以呒氧呼吸为主
第二“快”:以有氧呼吸为主
3酶的变化:
酶活性逐渐增强;
酶的来源
●贮存酶的活化:种子成熟时贮存的束缚态酶转化为游离态酶，包括β-淀粉酶、磷酸酯酶、支链淀粉酶、葡萄糖苷酶等;
●酶的合成:
➢长命mRNA表达:有些mRNA是在种子形成过程中合成的，称为~;在种子萌发早期阶段出现的mRNA，大多属于长命mRNA;
➢基因表达:如a- 淀粉酶mRNA
4有机物的转变：
(1)淀粉的转化
过程:淀粉水解为单糖，合成蔗糖运送到胚，再水解为单糖，或转化为纤维素、脂肪、蛋白质等，或直接作为呼吸底物。
种子萌发初期以淀粉磷酸解为主，后期以淀粉水解为主;
淀粉转化步骤:
A.淀粉分解产生葡萄糖(G)
淀粉的磷酸解:淀粉十nPi一nG-1-P（关键酶:淀粉磷酸化酶）
淀粉的水解的关键酶
淀粉酶(a-淀粉酶、β -淀粉酶)
脱支酶(又叫R酶,分解a- 1, 6糖苷键)
麦芽糖酶
B.合成蔗糖（2条途径），运输到胚
途径1:磷酸蔗糖合成酶途径（主要途径）
UTP+G-1-P——>UDPG +PPi（关键酶：UDPG焦磷酸化酶）
UDPG+F-1-P ——>磷酸蔗糖+UDP（关键酶：磷酸蔗糖合成酶）
磷酸蔗糖→蔗糖+磷酸（关键酶：磷酸蔗糖磷酸酯酶）
C.蔗糖分解成单糖：
蔗糖+H2O——>G+ F（蔗糖酶(又称为转化酶)）
（2）脂肪的转化途径
脂肪——>甘油+脂肪酸（脂肪酶）
●甘油沿糖异生途径转化为葡萄糖;
●脂肪酸经β -氧化产生Z酰-CoA (LOA) 的沿乙醛酸循环和糖异生途径转化为葡萄糖;
●葡萄糖然后再转化为蔗糖，运输到需要有机物质的部位;
●脂肪酶活性在酸性条件下较强，脂肪酸可提高介质的酸性,故脂肪酶具有自动催化性质。
(3)蛋白质的转化
-蛋白酶、肽酶催化水解为氨基酸，转移到生长点
-可经过转氨基作用合成为新的氨基酸
-或经过脱氨作用形成有机酸，进入呼吸途径，彻底氧化分解，释放能量
-或转化为其它物质(糖类或脂肪)
5激素的变化:
种子萌发过程中，IAA、GA含量升高;
新合成的
束缚型≥游离型
某些种子萌发时，CTK和ETH含量也有升高,ABA含量降低。
激素来源:
束缚型——＞游离型
6植酸钙镁(非丁)的变化
一即六磷酸肌醇钙镁盐，是种子贮存磷酸、钙、镁的形式;
一种子萌发时，植酸酶催化植酸钙镁释放出钙、镁和磷酸,如长角豆萌发时，子叶中植酸酶活性急剧升高。
种子的萌发的调节：
种子的萌发需要低温和光照
根据光照种子可分为
●需暗种子:萌发无需光照，如西瓜属种子、茄子、蕃茄、一些些杂草种子。
●需光种子:萌发需要光照，如莴苣、烟草、拟南芥、胡萝卜等。
●嫌光种子: - -定程度上光抑制其萌发，浅播。
植物营养器官的生长
营养器官的生长特性
1.茎生长特性
将植物生长速率对时间做图，植物一生的生长曲线呈抛物线将干物质积累量、株高或体秒对时间做图，得S型生长曲线S型生长曲线分为三个部分:
a:对数期或指数期
b:线性期
c:衰老期
2.根的生长特性
●有顶端优势现象
●根尖存在静止中心
●可生长不定根
3.叶的生长特性
●由茎尖生长锥的叶原基发育而来
●双子叶植物叶不保留原分生组织
●单子叶植物叶为基生生长，叶基部保持分生能力
影响植物生长外界的因素
1温度:植物生长温度有三个基点（最低、最适、最高）
最适温度:指植物生长最快时的温度但此时有机物消耗过多，植株或幼苗很弱;生产上要求温度略低于最适温度,培育健壮植株，这一温度称为协调的最适温度，此时生长较快，且植株健壮。
2光:
(1)促进光合作用、生长、细胞分裂等;
(2)抑制:
●茎伸长:蓝光使自由态IAA、GA等含量降低蓝光使ABA、乙烯释放量增加，植株矮小.
●根生长:光促进根内合成ABA
（3）从光质的角度:
远红光作用与黑暗相似，使植物幼苗黄化
蓝紫光抑制生长，促进机械组织分化
紫外线对生长抑制显著，故高山植物特别矮小
3水分：
根
土壤水分过少时，根生长慢，同时使根木栓化，降低吸水能力。
土壤水分过多时，通气不良，根短且侧根数量增多。
叶
充足的水分促进叶片的生长，叶片大而薄。
水分不足时，叶生长受阻，生长速度慢，叶小而厚。
4矿物营养：
氨肥能使出叶期提早、叶片增大和叶片寿命相对延长，所以氮肥亦称为叶肥。对稻田采敢中期晒田，就是减少对氮肥的吸收.积累糖类，叶厚且硬直，改善田间小气候。氮肥虽可延长叶片寿命。但施用过量， 叶大而薄，容易干枯，寿命反而缩短。氮肥同样显著促进茎的生长，氨肥过多，会引起徒长倒伏。
植物生长的相关性
根与地上部分的相关性
根系是水分、无机盐的主要来源，是一些激素、维生素的重要来源; 地上部分是碳素和硫胺素(VB1) 的来源;
地下部与地上部的相关性可用根冠比(root/top,R/T)，即地下部分的重量与地上部分重量的比值。
水分对根冠比的影响
“旱长根， 水长苗”，蹲苗，就是利用这个道理来促进根系发育，增强植物后期的抗旱能力。
当水分不足时:
土壤缺水，根冠比(R/T) 增加
水分充足时：
地上部分和地下部分的生长相互促进，根深叶茂;
水分过多时：
土壤水分过多根冠比下降。
营养对根冠比的影响
碳长根，氮长苗”
土壤缺氮，根冠比增加;土壤氮充足时，根冠比下降;
增施磷、钾肥，根冠比增加。
温度的影响
当白天温度低时，低温对根生长的抑制<对叶片生长的抑制,.根/冠比增大;冬季，气温<土温，促进根生长，根/冠比增大
光照对根冠比的影响
◆光强增加，Pn增加;
◆阳生植株分配给地下部分糖类的比例增加
根冠比增加
主茎与侧枝生长的相关性
●主茎或顶芽生长抑制侧枝或侧芽生长的现象，即顶端优势;
●顶端优势与IAA/CTK比值有关，实验证据:
◆去顶芽后，IAA可代替顶芽继续维持顶端优势;
◆用CTK处理侧芽，可解除顶端优势;
◆将农杆菌的iaaM基因(色氨酸单氧化酶基因)导入烟草和牵牛花中，使IAA含量增加10倍，顶端优势加强;
◆通过转基因，体内CTK含量增加，抑制顶端优势。
生产上:
瓜类、棉花、大豆等，常采取去顶芽促侧芽，增加分支数;
玉米，高粱、向日葵等，常采取去侧芽促顶芽，维持顶端优势。
营养生长与生殖生长的相关性
相关性:营养器官为生殖器官的生长提供大部分养料;生殖器官在生长过程中产生的激素类物质又影响营养器官的生长。
相互制约:营养生长过旺，会消耗较多的养分，影响生殖器官的生长发育; 生殖器官的生长也会抑制营养器官的生长，同时加速营养器官的衰老。
植物的运动
植物器官在空间位置上有限度地移动。
根据引起运动的原因可分为:
生长性运动-于生长的不均匀而造成的;
膨胀性运动-于细胞膨压的改变造成的。
植物运动可分为
向性运动
向性运动(tropic movement) :指植物器官受到外界环境中单方向的刺激而产生的运动。
特点:
①不均匀的生长性运动;
②不可逆;
③定向性;
④感受光刺激的部位主要是茎尖、根尖生长点及嫩叶;
⑤最有效的是蓝光(420~480nm)，其次是紫外光(2max=370nm)
感性运动
植物受无定向的外界刺激引起的运动
生长性运动:
包括偏上性、偏下性;
无定向;
不均匀;
不可逆;
激素的影响: IAA、 乙烯引起偏上性生长; GA引 起偏下性生长
紧张性性运动:
包括感夜性、感震性;
无定向
可逆
非生长性
实例:
花生小叶的昼开夜合(感夜);
含羞草复叶下垂，是由于细胞膨压改变所致(感震)
生长性或紧张性性运动:感热性
实例:如花朵在温度较高时开放(不可逆的生长性运动
近似昼夜节奏的生物钟运动。
生理钟
●生理钟是指控制植物一些生理生化活动、运动的周期性变化的生理控制机制。
●生理钟是生物的内生计时系统，其计时周期是近似24小时,也称为近似昼夜节奏。
●植物生长、运动、细胞分裂、某些酶活性都受生物钟的调节;
生理钟的特点:
(1)节奏的引起必须有一个信号，而一旦开始，可恒定
运行一段时间
(2)其周期近似24h
(3)可自动重拨
(4)调拨生理钟的主要因子是光照
会运动的植物
舞草
含羞草
白睡莲
