优选第八章植物的生长生理
第八章植物的生长生理
第⼋章植物的⽣长⽣理第⼋章植物的⽣长⽣理Ⅱ习题⼀、名词解释发育⽣长⼤周期光范型作⽤嫌光种⼦⽣长极性光形态建成中光种⼦分化植物的再⽣作⽤种⼦休眠光受体组织培养⽣物钟细胞周期蓝光效应外植体顶端优势后熟作⽤隐花⾊素植物细胞全能性向性运动根冠⽐细胞克隆脱分化感性运动温周期现象胚状体再分化⽣长相关性需光种⼦⼈⼯种⼦⼆、写出下列符号的中⽂名称R/T AGR RGR UV - B NAR LAR三、填空题1. 组织培养的理论依据是（）。
2. 组织培养过程中常⽤的植物材料表⾯消毒剂是（）、（）。
3. 植物组织培养基⼀般由（）、（）、（）、（）和有机附加物等五类物质组成。
4. 在特定条件下，以分化的细胞重新进⾏细胞分裂，逐渐失去原有的分化状态，这⼀过程称为（）。
5. （）是细胞或器官的两个极端在⽣理上的差异。
6. ⽬前对温周期现象的解释认为，较低夜温能（），（），从⽽加速植物的⽣长和物质积累。
7. ⼟壤中⽔分不⾜时，使根 / 冠⽐（），⼟壤中⽔分增加时，使根 / 冠⽐（）。
8. ⼟壤中缺氮时，使根 / 冠⽐（），⼟壤中氮肥增加时，使根 / 冠⽐（）。
9. ⾼等植物的运动可分为（）运动和（）运动两⼤类。
10. 种⼦休眠的原因有如下⼏个⽅⾯，即（）、（）、（）、（）和（）。
11. 按种⼦萌发吸⽔速度的变化，可将种⼦吸⽔分为三个阶段，即（）、（）和（）。
死种⼦和休眠种⼦的吸⽔不出现（）阶段。
12. 细胞周期可划分为（）、（）、（）和（）四个时期。
13. ⾮休眠种⼦萌发的条件是（）、（）和（）。
有的种⼦还需要（）。
14. 种⼦萌发时，贮藏的⽣物⼤分⼦经历（）、（）和（）三个步骤的变化。
15. ⼤⾖种⼦萌发时要求最低的吸⽔量为其⼲重的（） % ，⽽⼩麦为（） % ，⽔稻为（） % 。
16. 植物细胞的⽣长通常分为三个时期，即（）、（）、（）。
17. 根系除主要供给地上部分（）和（）之外，还向地上部分输送（）、（）和（）等。
植物的生长生理
植物的生长生理 Revised at 2 pm on December 25, 2020.第八章植物的生长生理前面各章分别介绍了植物的各个代谢过程，而植物的生长，发育是植物体各种代谢活动的综合表现。
它是由无数细胞在适当变化着的环境条件下，按照一定的遗传模式与顺序进行分生分化来体现的。
对于农业生产和研究植物生理学来讲，了解植物生长发育的一般特征，生长发育与细胞生理、物质代谢的关系，了解植物的生长进程、生长方式与外界条件的关系，植物对环境变化的适应性等是更为重要，更为有意义的。
第一节植物的生长、分化和发育的概念一、生长发育的概念生长指植物的组织、器官及整体由于细胞的分裂和增大而由小变大，在体积上，重量上所发生的不可逆的增长，这是一种量的变化。
如植株从矮长高了，从细长粗了，一片小叶长大了。
这种量的不可逆的增加可包括这几方面：（1）原生质的复制：使其数量和复杂性不断增加，这是生命基本物质的生长，是生长的基础。
（2）细胞的分裂和扩大，整个植物的生长是以细胞的不断分裂和扩大为基础的。
（3）体积的不可逆增加：干种子吸涨后，体积增加了，但如还没出芽，可再风干，死种子也能吸涨，这种可逆的过程不能算生长，不是生命过程，必须是体积的不可逆增加。
（4）一般伴随着干重的增加。
这在农业生产上是一个重要的概念，因为农作物的产量大多是以干物质的量来衡量的。
植物的生长过程不断积累干物质，但从理论上讲不太确切。
如在黑暗中发豆芽，基本上只是吸取水分，利用原来储藏在种子里的营养，这时体积不可逆增加了，鲜重也增加了，但干重却在减少，但我们认为是在生长。
分化是指分生组织细胞在分裂中，不仅有量的变化，而且产生质的差异，共同来源于一个分子或单个细胞的那些（在外表上）遗传特性相同的细胞在形态上，生理生化上机能上异质性的表现叫分化，简单理解可认为是细胞特化的过程。
这是植物生命周期中质的变化，可以发生在细胞水平上，组织水平上，器官水平上。
生长是分化的基础：没有生长就没有分化，停止了生长的细胞是不能进行分化的，植物总是一边生长，一边分化出新的组织和器官。
《植物生理学》第八章 植物生长生理ppt课件
采用组织培养可以直接诱变和筛选出具抗病、抗盐、
高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种。
4、保存种质资源，避免基因的丢失和毁灭。
5、提供加工原材料，生产次生代谢物。
如抗癌首选药物--紫杉醇等，可以用大规模培养植物细
胞来直接生产。
6、基因工程。
基因工程主要研究DNA的转导，而基因转导后必须通过
组织培养途径才能实现植株再生。
v 细胞数目增加。最显著的生化变化是核酸含量， 尤其是DNA变化，因为DNA是染色体的主要成分。 v 细胞分裂素起作用。
二、细胞伸长的生理
v 细胞壁的可塑性增加；增加细胞壁及原生质的 物质成分；细胞吸水，体积增大。 v 赤霉素和生长素促进细胞伸长。
6
三、细胞分化的生理
细胞分化是指形成不同形态和不同功能细胞的 过程。
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第四节 种子萌发
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一、概念
1、种子萌发 种子萌发（seed germination）：种子吸水到胚根 突破种皮（或播种到幼苗出土）之间所 发生的一系列生理生化变化过程。
2、种子生活力 种子生活力（seed viability）：指种子能够萌发 的潜在能力或种胚具有的生命力。
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鉴定种子生活力的方法：
由体细胞分化来的类似胚胎结构的细胞或细
胞群。
16
17
4、小苗移栽 当试管苗具有4～5条根后，即可移栽。 苗床土：泥炭土、珍珠岩、蛭石、砻糠灰等混合 培养土。 用塑料薄膜覆盖。
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(四) 组织培养的应用
1、 快速繁殖优良品种、优良类型和珍贵种质资源。
2、 脱除各类病毒，幼化复壮植物。
3、 有效的培养新品种，创造新型植物种类。
由分生细胞可分化成薄壁组织、输导组织、机 械组织、保护组织和分泌组织，进而形成营养器官 和生殖器官。
生理学第8-11章
第八章植物的生长生理一、名词解释1、种子活力2、组织培养3、分化4、脱分化5. 顶端优势6. 生长大周期 7．细胞的全能性二、是非题1、营养器官长得越旺盛，生殖器官就发育得越好。
（）2、生物钟是植物（生物）内源节律调控的近似24h的周期性反应。
（）3、生长的最适温度是指生长最快的温度，对健壮生长来说，也是最适宜的。
（）4、光对植物茎的伸长有促进作用。
（）5、当土壤水分含量降低时，植物的根/冠比会降低。
（）6、向光性的光受体是存在于质膜上的花色素。
（）7、许多学者提出，向光性的产生是由于抑制物质分布不均匀的缘故。
（）8、在植物生长的昼夜周期中，一般由于白天光照充足，同化产物多，所以生长速度最快。
9、在细胞分裂时，当细胞核体积增到最大体积时，DNA含量才急剧增加。
（）三、选择题1、由外部环境中有一定方向的刺激所引起的运动叫（）运动。
A、向性B、感性C、趋性D、生物钟2、花生、大豆等植物的小叶片夜间闭合、白天张开，含羞草叶片受到机械刺激时成对合拢。
外部的无定向刺激引起植物的运动称为（）运动。
A、向性B、感性C、趋性D、生物钟3、根和茎的生长都与重力的方向相关，所以这类生长被称为（）生长。
A、向光性B、向化性C、向重力性D、向地性4、向日葵的向性运动属于（）。
A、趋光性B、感光性 C 、向光性Ｄ、向日性5、曼陀罗的花夜开昼闭，南瓜的花昼开夜闭，这种现象属于（）。
Ａ、光周期现象 B、感性运动 C、睡眠运动 D、向性运动6、某些侧根、侧枝或地下茎生长时，其生长方向的纵轴与地心引力的方向成直角。
这种现象称为（）Ａ、横向重力性Ｂ、偏上生长Ｃ、向化性 D、极性7、愈伤组织在适宜的培养条件下形成根、芽、胚状或完整植株的过程称为（）。
Ａ、分化 B、脱分化 C、再分化Ｄ、再生8、（）是通过组织培养的方法得到证实的。
Ａ、植物能吸收和运输环境中的营养物质 B、植物细胞的全能性Ｃ、植物细胞能够进行有丝分裂 D、植物激素调控植物的生长和发育9、风干种子的萌发吸水主要靠：（）。
植物的生长生理精品PPT课件
、保护组织和分泌组织，进而形成营养器官和生殖器官 。
3.发育（ development）:
生物组织、器官或整体形态结构和功能上的有序变 化过程--在形态学上常叫形态发生Morphogenesis。包 括胚胎建成、营养体建成，生殖体建成三个阶段。
特点 ①时间上的严格顺序 ②空间上的协调
叶片的发育 花的发育
营养生长 狭义发育 生殖生长
根的发育
果实的发育
4. 生长、分化和发育的关系
三者关系密切，有时交叉或重叠。 生长---量变，基础； 分化---质变； 发育---器官或整体有序的量变和质变
发育在生长，分化基础上进行； 同时生长和分化受发育的制约。
第二节 细胞的生长和分化的控制
细胞分裂使细胞数目增多；生长使体积扩大。
分裂期（慢）
植物细胞的生长：
伸长期（快） 分化期（慢）
一、细胞伸长的生理
细胞壁的可塑性增加；增加细胞壁及原生质的物质成分；吸水 。赤霉素和生长机制不十分清楚，但与植物激素和营养成分有关。
CTK/IAA比值高，促进芽的分化；CTK/IAA 比值低，促 进根的分化；CTK/IAA 中等，只生长不分化。
IAA/GA比值高，分化木质部； IAA/GA比值低，分化韧皮 部； IAA/GA比值中等，既有木质部又有韧皮部。
蔗糖浓度高，分化韧皮部；蔗糖浓度低，分化木质部；蔗 糖浓度中等，既有韧皮部，又有木质部，中间有形成层。
极性与再生作用
植物细胞分化具一定独立性， 主要表现为极性与再生作用。
极性（polarity）：表现在植物 的器官、组织或细胞的形态学 两端在生理上的差异性（异质 性）。例如植物的形态学上端 总是长芽，下端总是长根。
第八章 植物的生长生理
463
134
FeSO4•7H2O
Na2-EDTA Na-Fe-EDTA Fe2(SO4)3 MnSO4•4H2O
27.8
37.3
27.8
37.3 32
27.8
37.3
2.5
22.3 4.5 4.4 4.4
MnSO4•H2O
ZnSO4•7H2O CoCl2•6H2O CuSO4•5H2O Na2MoO4•2H2O KI H3BO3 8.6 0.025 0.025 0.25 0.83 6.2 0.5 0.5 100 0.5 2 3000 0.001 0.0025 0.75 1.5 0.8 1.6 1.0 0.5 100 2 50000 30000 0.8 1.6 3 1.5 1.5
种子的寿命（seed longevity）是指种子从成熟到 丧失发芽能力所经历的时间。
寿命的长短与植物的种类、种子的贮藏条件有关。 贮藏条件：干燥、低温、缺氧
●种子活力
是指种子在田间状态(即非理想状态)下迅速而整齐 地萌发并形成健壮幼苗的能力。
（二）影响种子萌发的外界因素 1、水分 2、氧气 3、温度
4、光照
水分
无水脱脂棉上绿豆的萌发
含水脱脂棉上绿豆的萌发
吸水是种子萌发的第一步。
吸水后，生理作用才能逐渐开始，因为
1）水可使种皮软化： 透氧，增加胚的呼吸，使胚易于突破种皮。 2）水使细胞质由凝胶状态转入溶胶状态： 代谢加强，酶活性增加，贮藏物分解为可溶性物质， 供幼小器官生长之用。 3 ）水分促进可溶性物质运输到正在生长的幼芽、幼根，形 成新细胞的结构物质。
4）促使束缚态植物激素变为游离态
5）胚细胞的分裂与伸长需要水分
氧气
一般需要氧气浓度在10％以上才能萌发。 旺盛的物质代谢和活跃的物质运输等需要有氧 呼吸作用来保证。故农业生产上，春播前要深 耕松土，使土壤的透气性增加，以利于种子 的萌发。
第八章植物的生长生理
光处理 R R-FR R-FR-R R-FR-R-FR R-FR-R-FR-R R-FR-R-FR-R-FR
萌发 ％ 70 6 74 6 76 7
三、种子萌发的生理生化变化
（一）种子吸水
急剧（快）
三
阶
段
滞缓（慢）
温度系数（Q10）相当低 （1.5～1.8）----是物理而 不是代谢过程---吸胀为主
不同作物种子 吸水量不同
蛋白质种子 > 淀粉种子
二、影响种子萌发外界条件
种 (一)足够水分 子
萌
发 必 （二）充足氧气
须
的
外 界
（三）适宜温度
条
件
（四）光
保证旺盛呼吸---种子萌发提供能量
脂肪较多种子 > 淀粉种子 氧
水稻----对缺氧有特殊适应本领
与原产地有关
变温更有利于种子萌发
（基因活化，抑制物降低，ABA减少）
渗透调节法
二、影响种子萌发外界条件
种 (一)足够水分 子
萌
发 必 （二）充足氧气
须
的
外 界
（三）适宜温度
条
件
（四）光
1.种皮软化---透氧---增加呼吸---胚易突破
2.凝胶 溶胶状态（胚乳贮藏物质转化）
3.促进可溶性物质运输----新细胞合成
4.植物激素转化，束缚态 自由态， 调节胚生长；
5.胚细胞的分裂与伸长离不开水
（一）组织培养概念及理论基础
无菌下---离体器官、组织、细胞 以及原生质体和花药---培养基----生 长、分化以及形成完整植株技术。
理论基础：细胞全能性（totipotency）
每个细胞----一套完整基因组------发育成完整植株潜在能力
第八章：植物的生长生理 名词解释
第八章：植物的生长生理一、名词解释1.植物的生长：指细胞分裂和伸长引起的植物体积质量不可逆的增加过程。
2.发育：指植物生活史中，植物细胞生长和分化形成功能特化的组织器官的过程，称为形态建成。
3.分化：指同质细胞转变成形态结构和功能不同的异质细胞的过程。
4.细胞周期：分生组织细胞从第一次细胞分裂结束至下一次细胞分裂结束所经历的时间，称为细胞周期。
5.分裂间期：分裂间期可分为（G1期）DNA合成前期，（S期）DNA的合成期，（G2期）DNA的合成后期6.分裂期：也称为M期，是指细胞进行有丝分裂，形成两个子细胞的时期，包括前期、中期后期、末期这4个时期。
7.有丝分裂：8.植物组织培养：指在无菌和人工控制的环境条件下，利用适当的培养基，对离题的植物器官、组织、细胞或原生质体进行培养，使其细胞再生或形成完整植株的技术，又称为植物离体培养。
9.植物细胞的全能性：植物体的每个生活细胞都含有个体发育的全部基因，具备在特定条件下分化发育成完整植株的潜在能力。
10.脱分化：又称为去分化，是指分化的细胞失去特有的结构和功能转变为未分化细胞的过程。
11.再分化：是指已脱分化的细胞在一定的条件下由愈伤组织分化出根和芽，最后形成完整植株的过程。
12.种子萌发：在适宜环境条件下，种子吸水膨胀、代谢活性强、种胚开始膨大、胚根或胚芽突破种胚开始生长的现象，称为种子萌发。
（吸胀、萌动、发芽）13.吸胀吸水阶段：依赖原生质胶体吸胀作用的物理吸水，与种子代谢无关。
吸胀作用的大小与种子中所含物质的亲水性有关，通常亲水性大小顺序为蛋白质种子、淀粉质种子和脂肪质种子。
14.迟缓吸水阶段：原生质的吸水趋向饱和，吸水速率减缓。
15.生长吸水阶段：在储藏质发生转化的基础上，胚根和胚芽中的核酸、蛋白质等原生质成分合成旺盛，细胞吸水加强。
16.种子生活力：是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命能力。
通常是指一批种子中具有生命力的种子数占种子总数的比例。
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细胞伸长增加植物体的体积。
发育:在植物的生活史中，细胞生长 和分化形成执行各种不同功能的组织与器 官，这一质变过程，叫发育。
第一节 植物生长的细胞学基础
一、植物细胞的生长与分化
●细胞分裂期 ●细胞伸长期
●细胞分化期
（一）细胞分裂生理
◆细胞周期： 从母细胞分裂后形成的子细胞到下次
优选第八章植物的生长生理
本章重点：
1、植物生长的基本规律 2、植物生长大周期与植物生长的相关性 3、影响植物生长的因素 4、S形曲线在农业生产上的应用
本章难点：
植物生长大周期过程中的生理生化变化
生长:由于细胞分裂和伸长引起植株 体积和重量的不可逆增加,使植物的组织、 器官由小变大，由少变多的量变过程。
●温度对细胞周期影响
表8—1 温度对向日葵根端细胞的细胞周期长短的影响
温度(℃)
G1
10
14.8
15
6.8
25
1.2
30
0.4
35
0.8
38
0.8
所需时间(h)
S
G2
M
22.3
4.9
4.4
11.8
2.9
1.7
4.5
1.5
0.6
4.30.5
6.2
2.5
-
全周期
46.4 23.2 7.8 6.3 6.4
1.5
1.5
0.8
0.8
1.6
1.6
1.0 0.5 100
2 50000 5.8
30000 6.0
10 2 0.025 0.025 0.25 0.75 3.0 150 1 1 100 1
20000 5.5
（三）植物培养技术的应用
（1）花粉培养和单倍体育种 （2）快速无性繁殖材料 （3）获得脱毒植株 （4）生产人工种子 （5）药用植物工厂化生产 （6）原生质体培养与体细胞杂交 （7）用于基础理论研究
细胞伸长与赤霉素
GA能诱发细胞伸长。 生产上，喷施GA使茎伸长，如：以切花为生产目的 的花卉（菊花、月季等）时，如茎（花轴）过短， 可喷施赤霉素，以达到规格要求的长度。
非 洲 菊
玫 瑰
（三） 细胞分化生理
1、细胞分化（cell differentiation） 是指由分生组织细胞转变为形态
结构和生理功能不同的细胞群的过 程。
1
2
3
原生质融合过程
第二节 种子的萌发
高等植物生长过程：
种子萌发—幼苗生长—开花结 果— 衰老死亡
一、种子萌发的过程
种子萌发（seed germination）是指种子从 吸水到胚根突破种皮期间所发生的一系列生 理生化变化过程。
2、细胞分化的调控
GA/IAA比值：高时分化木质部； 低时分化韧皮部
CTK/IAA比值；高时分化芽，低时 分化根
蔗糖浓度：高时分化韧皮部，低时 分化木质部
二、植物组织培养及其应用
组织培养（ Tissue culture）：在无菌条件下，把 离体的植物器官、组织、体细胞或原生质体等接种到人 工培养基上培养，形成完整植株的技术。
CaCl2•2H2O Ca(NO3)2•4H2O MgSO4•7H2O NaSO4 KH2PO4 FeSO4•7H2O Na2-EDTA Na-Fe-EDTA
Fe2(SO4)3 MnSO4•4H2O
表8-2 几种常用培养基的配方（mg/L）
MS(1962) White(1963) N6(1974) Miller(1967) B5(1968)
1650
1000
1900
80
2830 1000
2500
463
134
65
65
440
166
150
300
347
370
720
185
35
250
200
170
400
300
27.8
27.8
27.8
37.3
37.3
37.3
32 2.5
22.3
4.5
4.4
4.4
MnSO4•H2O ZnSO4•7H2O CoCl2•6H2O CuSO4•5H2O Na2MoO4•2H2O KI
-
（二）细胞伸长期
●体积增加，呼吸速率增高 ●酶活性提高 ●液泡形成 ● 细胞壁成分增加 ●激素对细胞伸长的影响
每个细胞壁中组分的量/10-14mol
300 250 200 150 100 50
A B C D
0
500
1000
1500
2000
距 根 尖 距 离 /μ m
图8－3 距洋葱根尖不同距离的细胞壁组分含量 A.果胶质；B.半纤维素；C.非纤维多糖；D.纤维素
外植体（explant）：从植物体上分离下来被培养 的部分（组织、器官或细胞）。
（一）组织培养原理：
细胞全能性(totipotency) ：
是指植物体的每个细胞携带着一套完整的基因组， 并具有发育成完整植株的潜在能力。
脱分化与再分化
胚状体
植物体 外植体
愈伤组织
根、芽
分离
脱分化
再分化
脱分化(dedifferentiation)：是指已经分化
H3BO3 NaH2PO4•H2O 盐酸硫胺素(B1) 烟酸
肌醇
盐酸吡哚醇(B6) 甘氨酸
蔗糖
pH
8.6 0.025 0.025 0.25 0.83 6.2
0.5 0.5 100 0.5 2 3000 5.8
3
0.001 0.0025 0.75 1.5 16.5 0.3 0.1 100 0.1 3 20000 5.8
再分裂成两个子细胞所需要的时间。
◆细胞周期包括分裂期与分裂间期
分裂期（M）：前、中、后、末 分裂间期：G1、S、G2
◆细胞分裂期的生理特点
●DNA含量的变化
●呼吸速率变化
分裂期对氧的需求很低，而G1期和G2期后期氧吸收量都很高。
◆细胞分裂期的生理特点
●激素对细胞周期影响
★GA:加快G1到S期的过程 ★CTK:促进S期DNA的合成,诱导特殊蛋白质合成 ★IAA:分裂晚期促进rRNA合成 ★多胺:促进G1后期DNA合成 ★VB生素:促进细胞分裂
（1）矿质元素
（2）碳源（蔗糖）
（3）维生素
（4）植物生长物质
（5）有机附加物：氨基酸、椰子乳、酵母汁 2.培养基类型：
A：液体： B：固体：在高压灭菌时加入0.6~0.8%的琼脂，冷
却后即成固体培养基。 常用培养基：MS、B5 N6等(表8-2）。
培养基成分
NH4NO3 KNO3 (NH4)2SO4 KCl
的植物器官、组织或细胞在离体培养时，又恢复细 胞分裂的能力并形成与原有状态不同细胞的过程。
再分化(redifferentiation)：是指脱分化形
成的愈伤组织细胞在适宜的培养条件下又分化为胚 状体(embryoid)，或直接分化出根和芽等器官，从
而形成完整植株的过程。
（二）组织培养的技术条件
1.培养基一般成分