植物细胞的分化和发育
植物的生长与分化生理
一、名词解释1 .植物生长( plant growth ) :是指植物在体积和重量(干重)上的不可逆增加,是由细胞分裂、细胞伸长以及原生质体、细胞壁的增长引起的。
例如根、茎、叶、花、果实和种子的体积扩大或干重增加都是典型的生长现象。
2 .分化( differentiation) :指从一种同质的细胞类型转变为形态结构和生理功能不同的异质细胞类型的过程。
如植物分生组织细胞可分化为不同的组织:薄壁组织、输导组织、机械组织、保护组织和分泌组织等。
3 .脱分化( dedifferentiation) :植物已经分化的细胞在切割损伤或在适宜的培养基上诱导形成失去分化状态的、结构均一的愈伤组织或细胞团的过程。
4 .再分化( redifferentiation ) :指离体培养中形成的处于脱分化状态的细胞团再度分化形成另一种或几种类型的细胞、组织、器官,甚至最终再形成完整植株的过程。
5 .发育( developmen t ) :在植物生命周期过程中,植物发生大小、形态、结构、功能上的变化,称为发育。
发育包括生长与分化两个方面,即生长与分化贯穿在整个发育过程中。
6 .极性( polarity) :细胞、器官和植株内的一端与另一端在形态结构和生理生化上存在差异的现象。
如扦插的枝条,无论正插还是倒插,通常是形态学的下端长根,形态学的上端长枝叶。
7 .种子寿命( seed longevity ) :种子从发育成熟到丧失生活力所经历的时间,称为种子寿命。
8 .种子生活力( seed viability ) :是指种子能够萌发的潜在能力或种胚具有的生命力。
9 .种子活力( seed vigor ) :种子在田间条件(非理想条件)下萌发的速度、整齐度及幼苗健壮生长的潜在能力,它包括种子萌发成苗和对不良环境的忍受力两个方面。
种子活力与种子的大小、成熟度有关,也与贮藏条件和贮藏时间有关。
10 .顽拗性种子( recalcit rant seed) :一些植物的种子既不耐脱水干燥,也不耐零上低温,寿命往往很短(只有几天或及几周) ,称为顽拗性种子,如热带的可可、芒果等的种子。
植物细胞分化过程顺序
植物细胞分化过程顺序
植物细胞分化是一个复杂的过程，它包括了一系列有序的步骤。
以下是植物细胞分化的主要步骤：
1. 细胞分裂
细胞分裂是植物细胞分化的起始点。
在细胞分裂过程中，一个母细胞通过分裂形成两个子细胞。
这个过程分为有丝分裂和减数分裂两种类型。
有丝分裂是植物细胞分裂的主要方式，它产生两个基因组相同的子细胞，每个子细胞具有与母细胞相同的遗传物质。
而减数分裂则发生在植物进行生殖时，产生配子（精子和卵细胞）。
2. 细胞生长
在细胞分裂后，新形成的子细胞会经历生长阶段。
在这个阶段，细胞体积增大，细胞器增多，同时合成各种代谢所需的酶和其他蛋白质。
细胞生长过程中，植物体内各部分的生长速度是不同的，这决定了植物体的形态和结构。
3. 细胞分化
当细胞生长到一定程度后，它们开始分化成具有特定功能的细胞类型。
植物体内的各种组织，如根、茎、叶、花、果实等都是由一种原始的胚胎细胞分化而来。
分化过程中，细胞逐渐失去其全能性，转变为具有特定功能的细胞。
这些功能可能包括运输、代谢、支持和保护等。
4. 细胞特化
在细胞分化的基础上，有些细胞会进一步特化以适应特定的生理或环境需求。
特化细胞的形态、结构和功能与分化前的细胞相比发生了显
著变化。
例如，导管细胞和纤维细胞的特化有助于植物支撑自身重量；而表皮细胞的特化则有助于保护植物免受环境因素的侵害。
总之，植物细胞的分化是一个有序的过程，包括细胞分裂、生长、分化和特化等阶段。
这些阶段相互协调，最终形成了植物体的复杂结构和功能。
植物的细胞分化与组织构造
植物的细胞分化与组织构造植物是自然界中极为重要的生物群体，它们通过细胞分化和组织构造来完成自身的生长和发育。
本文将介绍植物细胞分化的过程以及不同组织构造的功能和特点。
一、植物细胞的分化植物细胞分化是指在分子水平上，细胞通过特定的基因表达和调控，实现形态和功能上的差异化。
细胞分化是植物体发育的基础，也是构成不同植物组织的前提。
1.1 韧皮部细胞分化韧皮部是植物的维管束组织之一，主要起到保护和传导的作用。
韧皮部由导管细胞和伴细胞构成。
导管细胞具有连续的空心，在植物水分和养分的输送中起到重要的作用。
而伴细胞则是导管细胞的辅助细胞，协助导管细胞完成养分运输。
1.2 导管细胞的分化导管细胞在分化过程中经历细胞壁的改造和质子泵的形成。
细胞壁不断增厚，形成纤维素等有机物质，从而在水分传导中起到支持的作用。
而质子泵的形成则与植物天然激素的调节密切相关，质子泵的活性会影响导管细胞内部的渗透压，进而影响植物的水分平衡。
1.3 伴细胞的分化伴细胞在分化过程中主要表现为细胞质增多和染色质改善。
伴细胞的丰富细胞质可以提供足够的能量和物质，以便与导管细胞紧密合作，共同完成养分的运输。
染色质的改善则有助于伴细胞维持其正常的功能。
二、植物的组织构造植物体是由不同的组织构造组成的，不同组织的形态和功能相互协调，确保植物体的正常生长和发育。
2.1 表皮组织表皮组织是植物体外部的保护层，主要由上皮细胞和气孔组成。
上皮细胞犹如植物的外衣，能够抵御外界有害物质和保护内部组织。
而气孔则是植物体进行气体交换的通道，通过调节气孔的开闭来控制植物的水分和气体的流动。
2.2 维管束组织维管束组织是植物体中水分和养分输送的重要通道，主要由导管细胞和木质部细胞组成。
导管细胞负责水分和养分的上下输送，木质部细胞则提供支持和保护的功能。
2.3 茎叶组织茎和叶是植物体的重要部分，茎主要用于支撑和输送水分养分，叶则参与光合作用和气体交换。
茎的组织构造由表皮组织、维管束组织和栅栏组织组成，而叶的组织构造由表皮组织、维管束组织和栅栏组织以及叶肉组织构成。
植物的生长与分化—植物细胞的生长和分化
主要内容
➢ 生长、分化、发育的概念 ➢ 生长、分化、发育的关系
重点和难点
重点
植物的生活周期
难点
植物的生长、分化、发育的关系
➢ 从整体水平看，植物生活周期包括：种子萌发、幼 苗生长、营养体生长、花的发育、受精、种子形成、 休眠或衰老、死亡等。
➢ 在生活周期中，伴随着形态建成过程，植物个体经 历着量变和质变的过程，即生长和分化的过程。
玉 米 的 生 长 曲 线
（二）植物生长的相关性
➢ 植物各个器官之间的生长存在于着相互制约与相互协调 的现象，这就是植物生长的相关。
➢ 相关性是植物维特整体性与适应性的生理基础之一。常 利用肥水管理，合理密植及修剪、摘心、施用生长物质 等措施来调整各部分生长的相互关系，以达到高产优质 的目的。
➢ 植物生长的相关性主要体现4 个方面： （1） 地上部分（茎和叶）与地下部分（根）的相关性 （2） 主茎与侧枝、主根与侧根的相关性—顶端优势 （3）营养器官与生殖器官的相关性 （4） 器官间的同伸关系
二、生长、分化、发育的关系
➢ 生长-是量变，是基础； ➢ 分化-是质变，变异生长； ➢ 发育-是器官或整体有序的量变与质变。 ➢ 发育包含了生长和分化。植物的地上部是通过茎尖的
分化和生长产生的。如花的发育，包括花原基的分化 和花器官各部分的生长；果实的发育包括了果实各部 分的生长和分化等。
➢发育必须在生长和分化的基础上才能进行：没有生长和 分化就没有发育。
➢如：受精卵细胞分裂转变成胚；生长点转变为叶原基、花 原基；形成层转变输导组织、机械组织、保护组织
3、发育的概念 ➢指植物生长和分化的总和，是植物的组织、器官或整体在形 结构和功能上的有序变化过程。
➢狭义的发育：指植物从营养生长向生殖生长的有序变化过程 ➢叶发育：叶原基→幼叶→成熟叶 ➢根发育：根原基→幼根→完整的根系 ➢花发育：花原基→花蕾→开花
植物生理 第十二章第三节 植物的生长和分化
表皮
皮层 内皮层
中柱鞘 凯氏带
根组织的径向发育模式 (同心圆)
原生质部
轴向极性在胚胎发生的早期就已建立: 在 第一次分裂前受精卵本身就已有极性并延 长三倍, 顶端包含有浓缩的细胞质而基端包 含有一个大中央液泡。
双受精 4hr植物的轴向极性构造和径向构 造的基本模式。图示拟南芥胚胎发生过程，鱼雷形胚 和幼苗之间的灰色线条表示胚胎与幼苗之间结构上的 对应关系
主要指植物激素协调不同组织和细胞间的 生理活动的作用。 胞外（extracellular）控制
是外在的环境因子对植物生长发育的影响。
1. 基因控制
• 植物细胞具有全能性（totipotentcy） • 植物生长发育就是基因编程顺序表
达的结果 • 发育的基因控制
– 转录水平 – 转录后水平（即mRNA加工水平） – 翻译水平 – 翻译后水平（即蛋白质加工水平）
w/t gnom
MONOPTEROS 的突变体 缺乏根和胚轴而仅包含茎尖 和子叶 胚的初生根所必 需但成熟植物的根不需要, 在胚后期发育的维管形成中 起重要作用。
w/t
monopteros
The SHORT ROOT and SCARECROW
genes:
这些突变体植物的根生长缓慢
植物的径向组织模式改变。
萌发：在适宜的环境条件下，种子 内的胚胎恢复生长，并形成植物幼 苗的过程。
种子萌发的条件
• 水分 • 温度 • 光照 • 其他
种子萌发的特殊要求
dodonut tree
种子萌发的生理过程
• 种子萌发的第一阶段是吸胀(imbibition)； • 种子吸胀后引起种子代谢活动的活化 ； • 种子胚细胞开始恢复分裂和生长，形成
植物细胞的生长和分化
植物细胞的生长和分化一、植物细胞的生长多细胞生物的生长，不仅是由于细胞数量的增加，而且也与细胞的生长有密切的关系。
细胞分裂形成的新细胞，最初体积较小，只有原来细胞（母细胞）的一半，但它们能迅速地合成新的原生质（包括核物质和细胞质），细胞随着增大，其中某些细胞当恢复到母细胞一般大小时，便又继续分裂，但大部分细胞不再分裂，而进入生长时期。
细胞生长就是指细胞体积的增长，包括细胞纵向的延长和横向的扩展。
一个细胞经生长以后，体积可以增加到原来大小（分生状态的细胞大小）的几倍、几十倍，某些细胞如纤维，在纵向上可能增加几百倍、几千倍。
由于细胞的这种生长，就使植物体表现出明显的伸长或扩大，例如根和茎的伸长，幼小叶子的扩展，果实的长大都是细胞数目增加和细胞生长的共同结果，但是，细胞生长常常在其中起主要的作用。
植物细胞在生长过程中，除了细胞体积明显扩大，在内部结构上也发生相应的变化，其中最突出的是液泡化程度明显增加，即细胞内原来小而分散的液泡逐渐长大和合并，最后成为中央液泡，细胞质的其余部分成为紧贴细胞壁的一薄层，细胞核随细胞质由中央移向侧面。
在植物细胞生长过程中，液泡增大这一特征，一方面是由于细胞从周围吸收了大量的水分进入液泡，另一方面，也由于生长着的细胞具有旺盛的代谢能力，使它们的许多代谢产物积累于液泡中的缘故。
因此，在细胞生长时，细胞的鲜重和干重都随着体积的增加而增加。
在液泡变化的同时，细胞内的其他细胞器，在数量和分布上也发生着各种变化，例如内质网增加，由稀网状变成密网状；质体逐渐发育，由幼小的前质体发育成各类质体等等。
原生质体在细胞生长过程中还不断地分泌壁物质，使细胞壁随原生质体长大而延展，同时壁的厚度和化学组成也发生变化，细胞壁（初生壁）厚度增加，并且由原来含有大量的果胶和半纤维素转变成有较多的纤维素和非纤维素多糖。
植物细胞的生长是有一定限度的，当体积达到一定大小后，便会停止生长。
细胞最后的大小，随植物的种类和细胞的类型而异，这说明生长受遗传因子的控制。
植物的生长生理
2. 无菌条件
外植体：氯化汞、H2O2、次氯酸钙、70％酒精等 培养基：高温高压灭菌，超净工作台
3. 培养条件
光照 ，25～27℃
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（三）组织培养的应用
（1）培育作物新品种 利用花药和花粉培养可以
获得单倍体植株，有利于快速地得到纯系，缩短育 种周期。
（2）快速无性繁殖植物 兰花工业 （3）获得无病毒植株 马铃薯
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(二) 细胞分化的控制因素 1. 细胞分化与极性
无极性合子
极性轴形成
极性合子
胚胎
微丝 出现假根 分泌囊泡沉积 形成细胞壁
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墨角藻极性建成过程
子叶
胚轴
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柳树枝条
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2. 影响分化的条件
植物激素：CTK／IAA比值高时，促进愈伤组织芽的 分化；比值低时，则促进根的分化；两种激素含量相 等时，愈伤组织只生长不分化。 光照：如黄化幼苗的组织分化很差，薄壁组织较多， 输导组织和机械组织不发达。 温度：低温处理，能使小麦通过春化(见第九章)而进入 幼穗分化。 营养：多施氮肥，则能使植物延迟开花。蔗糖浓度与 木质部和韧皮部的分化有关。在丁香茎髓愈伤组织培 养时，若培养基中蔗糖浓度较低，将诱导形成木质部； 若蔗糖浓度较高，将形成韧皮部；若蔗糖浓度在中等 水平(2.5%～3.5%)，则诱导木质部和韧皮部同时形成， 而且中间有形成层。
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植物细胞的生长和分化 Growth and differentiation of plant cell
§1 一、细胞分裂的生理 二、细胞伸长的生理
三、细胞的分化
四、组织培养
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一、细胞分裂的生理
分生细胞特点：体积小、细胞壁薄、细胞质浓厚、细 胞核大、没有液泡、合成代谢旺盛等。 从母细胞分裂后形成的子细胞到下次再分裂成两个子 细胞所需要的时间称为细胞周期(cell cycle)或细胞分裂 周期（cell division cycle）。 分裂期 (mitotic stage，简称M期) 细胞周期 分裂间期（interphase） G1期、S期和G2期 初生分生组织：胚胎发生过程中形成的。 次生分生组织：在后期生长发育过程中形成的。
细胞的分裂与分化
5、在细胞分裂的过程中，细胞核内的遗传 物质先经过复制，然后平均分配到两个新 细胞中，使新细胞内的遗传物质与亲代细 胞保持一致。
保持遗传物质的稳定性
分 裂 前
分 裂 后
细胞在分裂前后有什么变化？ 数目增多； 体积变小。
6、细胞的分裂－数目增多
7、细胞的生长－体积增大
为什么生物体能够由小长大？ 细胞 分裂 8、随着细胞 分裂和生长， 生物体会逐 渐长大。 （小鱼长成 细胞 生长
• 作用：受到刺激后能产 生兴奋并传导兴奋
神经组织
肿瘤的原因
一个细胞发生了突变
肿瘤形成
癌细胞具有很强的分裂能力，只分裂不分化
癌细胞进入血液
巩固提高
保护组织
机械组织 营养组织
输导组织
数目增多
体积增大
大鱼，小树 长成大树）
细胞的分化
1、经过细胞分裂产生的新细胞， 在遗传物质的作用下，其形态、结构 和功能随着细胞的生长出现了差异， 这就是细胞分化。
2、我们把形态相似、结构、 功能相同构成的细胞群叫做组织。
3、细胞分化的结果：形成了组织。
• • •
细胞的分裂和分化图示 分裂：使细胞数目增多 ○ ○ 生长：使细胞体积增大 分化：使细胞种类增多 ○ ○ ○
4 、细胞分化的过程： ○ ○ ○ 分裂------生长------分化 ○ ○ ○
细胞分裂
细胞生长 细胞分化
保护组织
5、植物的 主要组织
分 裂 能 力
营养组织
支 持 作 用
输导组织
分生组织
机械组织
• 作用：支持、连接、 保护、营养
上皮组织
• 作用：保护、分泌
6、动物的 基本组织
结缔组织
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植物细胞的分化和发育
植物是多细胞生物，它的生长和发育是细胞分化和组织发生的结果。
植物细胞
的分化和发育是一种高度复杂而又精密的生物学过程，涉及到细胞形态、结构、功能等多个方面的变化。
在这篇文章中，我们将探究植物细胞分化和发育的过程以及这些过程中的一些关键事件。
植物细胞的分化
细胞分化是指由一种原始型细胞发育出不同类型和功能的细胞。
在植物中，分
化一般发生在幼叶、幼根、芽等部位。
这些细胞在分化时经历了一系列的变化，形成了不同类型和功能的细胞。
植物细胞分化的过程可以分为三个阶段。
第一阶段：形成原初分生组织（meristem）
植物形成原初分生组织这一阶段发生在胚苗期。
在这个阶段，小孢子开始发芽，形成原初茎尖。
这个茎尖在细胞周期中的分裂旺盛，快速增长，形成原初分生组织。
原初分生组织简单地说就是植物体内的一种活跃的细胞组织，它能够不断分裂
并形成新的细胞。
原初分生组织的细胞是未分化的细胞，具有足够的增殖和分化能力。
它能发展成为不同类型和功能的细胞。
第二阶段：分化成植物体的基本组织
在原初分生组织形成的基础上，植物体开始发生几何式的增长和分化，形成了
基本的组织系统。
这些组织包括根、茎、叶、花等部分。
根是植物生长和发育的一个主要组织。
根发育分为初生根和次生根两种，初生
根是由胚芽发育而来的，而次生根是由茎和叶柄发育而来的。
茎是植物生长的主要组织，它是支撑和输送水分养分的重要部分。
茎的生长分
为主茎和分枝两种，主茎是最初的部分，而分枝是在主茎之后发展出来的。
茎的生长是由茎尖处原初分生组织中的细胞分化和增殖后形成的。
叶是植物体中负责光合作用的主要结构。
它由叶片、叶柄和叶鞘组成。
叶柄连
接叶片和茎，它的生长是由原初分生组织中的细胞分化和增殖形成的。
花是植物的繁殖结构，它由花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊组成。
花的形成是由茎尖
处原初分生组织中的细胞分化和增殖形成的。
第三阶段：形成分化组织
在组成植物体的各个基本组织之后，细胞开始不断分化形成分化组织。
分化组
织是指能够完成特定的功能的细胞组织。
植物分化组织包括表皮细胞、导管细胞、气孔细胞、泌蜜组织、薄壁组织等。
表皮细胞是植物体的表面组织，包括茎、叶、根等植物器官的表皮细胞。
它们
形成了植物体的保护层，并能够吸收水分和营养物质。
导管细胞是植物体内运输水分和养分的重要组织。
它们被围成管状，在茎、根、花等器官内形成了许多细细的管道。
气孔细胞是负责植物体进行气体交换的组织。
它们位于叶片表面，在紧急情况
下能够调节水分的流动。
气孔细胞的形成需要分化环节的参与。
泌蜜组织是植物分泌有机物的组织，包含花蜜。
薄壁组织负责植物体的支撑结构，它由木质部、草质部和皮层组成。
植物细胞的发育
细胞发育是指一种单一细胞分化为一个完整和成熟的细胞。
植物体中的细胞发
育过程非常复杂，涉及到多种细胞类型和多个细胞器官的形成、发育和协同作用。
植物细胞发育的过程可以分为五个阶段。
第一阶段：形成原始细胞
原始细胞是植物细胞发育的起点。
在种子中，原始细胞位于胚乳中，它们在发
芽后细胞倍增发育成为一定数量的原始细胞。
第二阶段：形成发育细胞
发育细胞是指已经分化的细胞，它们与周围的环境相互作用来完成各种功能。
发育细胞一旦分化，则无法重新转化成原始细胞。
第三阶段：形成分化细胞
分化细胞是指具有特定功能的细胞，它们构成了植物体内丰富多样的细胞类型。
第四阶段：形成成熟细胞
成熟细胞是指已经完成了分化的细胞，包括具有特殊形态、定位和功能的细胞。
第五阶段：细胞死亡
细胞死亡是指特定的细胞死亡过程，是植物细胞发育过程中不可缺少的一环。
细胞死亡通过特定的机制触发，例如细胞分裂停止、细胞坏死等。
结论
总之，植物细胞分化和发育是一项非常复杂的过程，它涉及到许多的细胞组织、细胞器官和分子机制。
通过多年的研究，我们可以更好地了解其内部机制和过程，进而为植物生长和发育提供更好的支持和保护。