植物营养生长生理
营养生长与生殖生长名词解释生理学
营养生长与生殖生长名词解释生理学
营养生长和生殖生长是植物生理学中常用的两个术语。
营养生长指的是植物体各部位的发育和增长过程，包括根系的延长、茎干的粗细增加、枝条的生长和叶片的伸张等。
在这个过程中，植物通过吸收水分、养分和光能，进行光合作用，把光合产物转化为各种有机物质，从而提供能量和营养物质来支持生长和发育。
营养生长是植物生长的基础，对于植物的生存和功能发挥非常重要。
生殖生长指的是植物进行繁殖的过程，包括花芽的形成、开花、授粉、结实以及种子的形成和散播等。
生殖生长是植物传递基因、繁衍后代的重要方式，它确保了物种的延续和适应环境的能力。
植物通过开花结实，产生大量的种子，从而繁殖下一代。
植物生长所需营养元素及生理功能
1、植物生长所需营养元素及生理功能植物生长过程中对各种营养元素的需要量尽管不一样，但各种营养元素在植物的生命代谢中各自有不同的生理功能，相互间是同等重要和不可代替的。
自然界中存在的元素近90多种，而植物能吸收的有60多种，但对于植物生长发育来说，所必须的营养元素只是16种，分别碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铜、锌、硼、铁、钼、硼、氯。
而碳、氢、氧三大元素主要从水和空气中获取，不作为根系管理所需元素之列。
除碳、氢、氧外，其余13种营养元素，一般称为矿质营养元素。
它们主要以无机离子的形态被植物根系吸收。
其生理功能如下：1.氮(N) 植物根系从介质中吸收的氮主要是NO3--N和NH4+-N，还可以吸收NO2--N。
某些可溶性的有机态氮化合物，如氨基酸、尿素等也能直接被植物少量吸收。
（1）植物吸收的NO3-需要在根部和叶部还原为NH4+后，才能参与植物体的氮代谢；一般地，植物吸收的NH4+，以及由NO3-还原生成的NH4+，部分被合成酰胺和氨基酸；（2）酰胺经氨基转移作用，可形成多种氨基酸，然后进一步形成植物生长发育的基础物质蛋白质、遗传变异的重要物质核酸和生物催化剂酶等；（3）氮还是植物体内光合作用场所叶绿体的重要组成部分。
而植物体内的一些维生素、生物碱和激素均含有氮。
可见，氮是植物有机体结构物质和生命物质的重要组分。
2.磷(P) 在介质pH值5-7条件下，磷主要以正磷酸盐的两种形态H2PO4-和HPO42-被植物根系吸收，并以同一形态直接参与体内的物质代谢。
但也可以吸收偏磷酸(PO33-)和焦磷酸(P2O74-)。
（1）磷作为组成元素参与了植物体内许多重要化合物，如核酸，核蛋白、磷脂、植素、ATP以及一些酶类的合成；（2）磷能够加强植物体内碳水化合物的合成和运转，促进氮的代谢和脂肪的合成；（3）磷还能提高植物抗旱、抗寒、抗病和抗倒伏的能力，增强植物对外界酸碱反应变化的缓冲性。
3.钾(K) 钾以K+的形态被植物根系吸收，并以同一形态存在于植物体内。
植物营养学中的生理生化机制
植物营养学中的生理生化机制随着生物科学的进展，人们越来越多地关注植物与生物之间的关系。
植物是生态系统中最重要的组成部分之一，它们维持着能量的流动和物质的循环，同时释放氧气，吸收二氧化碳，是全球碳循环的关键驱动者。
植物营养学是研究植物所需营养物质及其吸收、转运、利用和代谢等生理生化机制的科学领域。
一、植物生长的能量来源植物的生长需要通过光合作用吸收二氧化碳、水和阳光进行化学反应，同时能量储存在光合产物中，供植物维持基本代谢的需求。
在光合作用中，叶绿素捕获太阳光，将其转化成生物可利用的化学能，最终将二氧化碳、水转化为有机化合物，这些化合物所储存的能量会在生命的其它过程中被释放。
二、植物对营养元素的需求植物需要哪些营养元素进行生长？这是植物营养学最基本的问题之一。
植物需要13种要素，分为主要元素和微量元素。
主要元素包括氮、磷、钾、钙、镁和硫，微量元素包括铁、锰、锌、铜、镍、钼和氯。
其中，氮是构成植物细胞组成的主要元素之一，是蛋白质和核酸的组成部分。
磷是脱氧核糖核酸和磷脂等分子的组成部分，还是ATP（三磷酸腺苷）的结构成分。
钾是许多酶的激活因子，能够影响植物细胞的渗透压和酸碱平衡。
钙是构成植物细胞壁和细胞器包膜的重要成分。
镁是叶绿素分子的中心原子，是许多酶的组成部分。
硫是构成蛋白质和其他化合物的主要成分之一。
微量元素虽然需要量较小，但仍然是植物生长所必需的。
例如，铁离子是植物呼吸过程中负责氧气和电子的传递，锰是促进叶绿素合成的必需因子。
三、植物对营养元素的吸收和利用植物从土壤和水中吸收有机和无机物质，包括水、二氧化碳、氮、磷和其它元素。
植物根系通过毛根在根系上大量分布，其表面的复杂结构增加了吸收面积。
当营养元素进入植物根细胞后，它们很容易被转运到其它部位。
例如，通过氮的转运蛋白（NRT1.1）来将氮转运到各个植物部位。
植物对营养元素的利用同样涉及着许多复杂的过程，例如氮的利用。
植物细胞中含有许多酶，它们能够将氮转化为可利用的形式。
第三章 植物营养生理
• （二）有益元素
尚未证明是植物的必需元素，但对特定的植 物的生长发育有益，或为某些种类所必需，或 在一定条件下必需。
矿质元素的吸收 和渗透吸水是两个相 对独立的过程。
第四节 植物根系对养分的吸 收和运转
一、植物吸收养分的器官和途径 吸收养分最活跃的部位在根毛形成区，不同 于吸收水分的活跃区域根毛区。 根系吸收养分离子是分两个阶段进行的： 一是离子由外部进入根部表现自由空间，这是 快速阶段，二是离子由表观自由空间通过质膜 进入细胞内部，这是缓慢阶段。
缺N
缺P
缺K
如何来验证Mg元素是植物所必需的矿质元素？
溶液培养法
无 土 栽 培
用含有全部或部分矿 质元素的营养液培养 植物的方法。
取材
选取若干长势良好、大小相似的玉米幼苗 等分为两组 分别配制完全培养液、缺镁培养液 A组 + 完全培养液 B组 + 等量缺镁培养液
配制培养液
培养 观察实验现象
适宜、相同 的环境中
第三章 植物营养生理
第一节 植物体的元素组成和必需营 养元素
一、植物的组成成分
（一）水 （二）干物质 新鲜的植物含有75%~95%的水分和 5%~25%的干物质。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
矿质元素氧化物
灰分
二、植物营养元素的分类
（一）必需元素 判断必需元素的依据： 植物必需元素的标准：须同时具备以下三项条件： ①若缺乏该元素，植物不能完成其生活史； ②缺少该元素，植物会表现出专一的病症（缺素 症），只有提供该元素，则可消除或预防 该病症；③该元素在植物营养生理中的作 用是直接的，而不是因土壤、培养液或介 质的物理、化学或微生物条件所引起的间 接的结果。
必需元素
植物的生理生态学
植物的生理生态学植物的生理生态学是研究植物在环境条件下的生理过程与生态适应的学科。
它旨在了解植物的生活方式、适应机制以及与外界环境的相互关系。
本文将从植物的光合作用、水分利用和营养吸收三个方面介绍植物的生理生态学。
1. 光合作用光合作用是植物利用阳光能量将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
植物通过叶绿体中的叶绿素吸收光能，并通过光合酶系统将这些能量转化为化学能。
光合作用为植物提供了能量和有机物质，同时释放出氧气。
在不同环境条件下，植物的光合作用能力会有所变化。
例如，光照强度较高时，植物的光合速率会增加，形成更多的有机物质储存。
而在光照不足的情况下，植物的光合速率会降低。
此外，光质和光周期也会影响植物的光合作用，如红光和蓝光对光合作用的调控作用。
2. 水分利用植物对水分的利用是其在生态环境中适应和生存的重要因素。
水分是植物体内的重要组成部分，参与到植物代谢反应中。
植物通过根系吸收土壤水分，并通过导管系统将水分输送到整个植物体。
植物在不同水分条件下表现出不同的适应机制。
例如，在缺水环境下，植物会通过减少蒸腾作用、增加根系吸收力和调节气孔开闭来减少水分的损失。
而在水分充足的条件下，植物则会增加蒸腾作用，促进养分吸收和生长。
3. 营养吸收植物的营养吸收是指植物通过根系吸收土壤中的营养元素，并将其运输到其他组织进行利用。
植物对不同营养元素的吸收和利用具有高度的选择性和调节性。
植物对养分的需求和吸收能力会随着环境条件的变化而改变。
例如，一些植物会在养分缺乏的环境中增加根系表面积，以提高养分吸收能力。
此外，不同土壤类型、pH值和微生物活性等因素也会影响植物对营养元素的吸收效率。
总结：植物的生理生态学研究了植物在环境条件下的生理过程和生态适应机制。
光合作用、水分利用和营养吸收是植物在环境中的重要生理过程。
通过深入研究植物的生理生态学，我们可以更好地理解植物的生活方式与适应机制，为植物的保护和利用提供科学依据。
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
如何利用植物生理学知识解决农作物的营养问题
如何利用植物生理学知识解决农作物的营养问题植物生理学是研究植物内部生命活动的科学，它的研究内容包括植物的生长、开花、结果、营养吸收和利用等方面。
通过深入理解植物生理学知识，我们可以掌握农作物的生长规律和营养需求，从而提出有效解决农作物营养问题的方法。
本文将讨论如何利用植物生理学知识解决农作物的营养问题。
一、认识植物生长和营养需求植物的生长是一个复杂的过程，包括根系的吸收、茎叶的光合作用和养分转运等多个环节。
为了有效解决农作物的营养问题，我们首先需要认识植物的生长规律和营养需求。
1. 根系吸收植物的根系是吸收水分和养分的重要器官。
根系通过毛细管作用吸收土壤中的水分，并通过根毛吸附和阳离子交换吸收土壤中的养分。
不同农作物对水和养分的需求量各不相同，因此农民应根据作物的需求合理施肥，并控制灌溉量，确保根系的健康生长。
2. 茎叶光合作用茎叶是植物进行光合作用的主要器官，它们通过叶绿素的光合作用将阳光、二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
在光合作用过程中，植物需要充足的阳光、二氧化碳和水资源，以及合适的温度和光照条件。
农民可以通过科学调控农田的排水、灌溉和施肥，提供良好的茎叶生长环境，从而促进农作物的生长和有机物的合成。
3. 养分转运植物通过根系吸收的养分需要经过茎叶的转运才能供给全身各部位。
植物的养分转运主要通过根系的根压、茎部的管束组织和叶片的蒸腾作用来实现。
在养分转运过程中，如果出现根系疾病、茎部阻塞或叶片蒸腾异常等问题，会导致养分供应不足，进而影响农作物的营养吸收和生长。
二、调控农作物的营养吸收和利用了解了植物生长和营养需求的基本规律后，我们可以通过利用植物生理学知识来调控农作物的营养吸收和利用，以解决农作物的营养问题。
1. 合理施肥施肥是提高土壤中养分含量、改善植物生长的重要手段。
根据作物的营养需求和土壤的养分状况，合理施用氮、磷、钾等主要养分，以及微量元素，可以增加土壤肥力，提高养分利用效率，从而改善农作物的生长和品质。
植物生理学第十章生长生理
⑴ 可研究外植体在不受植物体其它部分干扰下的生长和 分化规律。
⑵可用各种培养条件影响它们的生长和分化，以解决理论 上和生产上的问题。
2.特点
⑴取材少，培养材料经济。 ⑵人为控制培养条件，不受自然条件影响。 ⑶生长周期短，繁殖率高。 ⑷管理方便，利于自动化控制。
► 3. 培养条件：
（1）完全无菌：材料、培养基 （2）培养基成分：
丁香髓愈伤组织中加入适量生长素和细胞分裂素， 可以诱导分化出木质部。
低浓度2,4-D可促进胚胎原始细胞形成，抑制胚状 体进一步发育。
四、组织培养(tissue culture) 是指在无菌条件下，分离并在培养基中培养
离体植物组织（器官或细胞）的技术。 组织培养的理论基础是植物细胞具有全能性。
A、无机营养物：无机盐类 B、碳源：以蔗糖为主，带用浓度2-4% C、维生素：不同材料对vit种类、数量要求不同。硫胺素
是必需的，其他如烟酸、维生素B6和肌醇等。 D、生长调节剂：必须是人工合成、稳定、耐热物质。如
2,4-D和NAA等。 E、有机附加物：非必需物质，如氨基酸、椰子乳汁等。 （3）温度：25-27℃ （4）光：依不同培养而定。
经济树种（茶、桑）、大豆、棉花等则要去尖、 打顶，以促进分支，增加产量；
白菜移栽需抑制根的顶端优势，便于水分、矿 质吸收；
萝卜不能移栽，目的是维持根的顶端优势。
应用：
果树整形修剪、棉花整枝、植物生 长调节剂（如TIBA)消除大豆顶端优势 增加分枝，提高结荚率。
三、营养生长和生殖生长的相关性
1、统一方面 营养生长是生殖生长的物质基础。只有根深叶茂，
极性导致的不均等分裂是发育分化得以实现的重要途径
A
B
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植物细胞壁中的微纤丝
三 细胞分化的生理
（一）细胞的全能性
*指植物体的每一个细胞都具有分化、发育
和形成一个完整植株的潜在能力。
*细胞全能性是细胞分化的理论基础，而细
胞分化是细胞全能性的具体表现。
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（二）分化与极性
❖ 极性 指细胞、组织、器官中在不同的轴向上存在某
种形态结构和生理生化上的梯度差异。是植物分化 和形态建成中的一个基本现象。主要表现在细胞质 浓度的不一，细胞器数量的多少，核位置的偏向等 方面。极性的建立会引发不均等分裂，使两个子细 胞的大小和内含物不等，由此引起分裂细胞的分化。 ❖ 极性是分化的第一步，极性一旦建立难以逆转 ❖ 形成极性的机理：极性造成了细胞内物质（代谢物、 蛋白质、激素）分布不均匀，建立起轴向，两极分 化，因此细胞不均等分裂。如气孔发育、根毛形成、 花粉管发育。
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（三）细胞分化生理
➢细胞大小不再变化 ➢细胞壁加厚并发生变性，分
化成不同细胞或组织
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（四）影响分化的因素
1 位置效应 2 化学物质： 3 光照：黄化幼苗 4 激素
第三节植物的生长
一、生长大周期与生长曲线
1 生长大周期：个别器官或整株植物的 整个生长过程中，都表现出“慢—快— 慢”的规律。
第十章 植物营养生长生理
种子的萌发与休眠
重难 点
细胞的生长与分化
植物的生长
植物的运动： 向光性、向地性
思考题
第十章 植物营养生长生理
【重、难点提示】3学时讲授
种子萌发与休眠生理； 种子萌发所需条件； 植物生长的相关性和周期性； 植物的向光性和向重力性。
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第一节 种子的萌发与休眠
一、种子萌发过程：三个阶段
（一）细胞体积的增大与液泡化：壁增长
（二）生理生化变化：
大量吸水， 呼吸速率和有关酶活性加强，RNA、 DAN、蛋白质含量、壁成分、IAA和GA含量增加； 同时IAA引起细胞壁酸化，微纤丝交织点破裂， 胞壁松弛，增添新物质，细胞显著扩大。
（三）影响因素：水分、温度、O2、激素
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D葡萄糖残 基通过β-1，
2 生长曲线：
四个时期
➢迟滞期 ➢对数生长期 ➢直线生长期 ➢衰老期
玉米的生长曲线
二 影响营养器官生长外界条件
（一） 温度 ❖ 生长温度三基点 ❖ 协调最适温度 ❖ 生长最适温度 ❖ 生长的温周期现象:
（二）光照
间接作用：
影响光合作用，促进生长，高能反应 *光是光合作用的能源 *光是叶绿素形成的条件 *光合作用产物是生长的物质基础
三 植物生长的相关性
* 植物体各部分间互相制约与促进的现象
（一）地下部分与地上部分的相关性
相互促进：营养物、激素 （糖类、含氮碱、 CTK、维生素等）
根的干重或鲜重
（1） 淀粉的转化
淀粉酶
麦芽糖酶
淀粉→蓝糊精→红糊精→消色糊精→麦芽糖→葡萄糖
加碘蓝色 红色
无色
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淀粉的动员 脂肪的分解
蛋白质的分解 植酸的分解
玉米种子的成分在萌发过程中的变化
处理
未萌发
脂肪 ％ 4.88
干重减 少％ 0.0
萌发2天 4.71 10.8
灰分 糖 淀粉 半纤维 氮 ％ ％ ％ 素％ ％ 1.30 2.5 27.5 30.7 1.7
种子萌发：物质转化、能量转化、形态建成
物质转化 呼吸类型 形态建成
脂肪 脂肪酸 淀粉 葡萄糖
无氧呼吸 有氧呼吸
胚芽 胚根、真叶
二 影响种子萌发的外部条件
*足够的水分 *适宜的温度 *充足的氧气
经验 露白后 干长根湿长芽 热长根冷长芽 有氧长根无氧长芽
*光照
烟草莴苣 胡萝卜
瓜类茄 子番茄
需光种子、需暗种子、光不敏感种子
1 吸胀（吸水）：萌发准备阶段 （1）吸水对种子萌发的作用
➢种子萌发吸水临界值
蛋白质种子》淀粉类种子》油料种子
➢种子吸水三过程：
种子鲜重增加量呈“快-慢-快"特点
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2、萌动：
内部物质能量转化，为生理生化阶段
*呼吸作用变化 * 酶变化 * 有机物的转变：分解》合成
分解 ----- 运输（重建）-----合成
6 76 7 81
三 种子的休眠
1 类型：
强迫休眠
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3 种子深休眠的原因
*种皮的限制 *种胚未成熟： *种子没有完成后熟作用 *抑制萌发物质的存在
银杏
雪松
华南五针松
4 人工破除休眠的措施
➢消除种皮限制： ➢湿沙层积 ➢去除抑制物 ➢激素等
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（一）细胞周期：分裂间期和分裂期M
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DNA合成后期
DNA合成前期
DNA合成期
（三）影响细胞分裂的因素
➢种类 ➢温度 ➢ O2 ➢维生素 ➢植物激素：生长素、 CTK促进
G1期 S期和G2 M期
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（四）细胞分裂生理
➢代谢旺盛 ➢原生质特别是DNA大量合成 ➢细胞数目增加
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二、细胞伸长期的生理
1.42 5.2 23.2 19.9 1.5
萌发4天 4.60 11.6 萌发6天 4.40 11.3 萌发8天 4.09 12.2
1.42 10.2 21.1 16.1 1.4 1.45 8.6 20.0 11.6 1.2 1.42 15.6 18.1 11.1 1.7
3 发芽
破胸露白
胚根与种子等长，胚芽为种长 一半为发芽
光饱和现象、光抑制现象
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光对生长的直接作用
（1）光抑制茎的生长：
蓝紫光，尤其紫外光
（2）需光种子的萌发 （3）日照时数影响植物生长与休眠 （4）植物的向光性运动 （5）光与成花诱导
白芥幼苗在光下和黑暗中生长
（三）水分 （四）通气状况 （五）矿质营养 （六）植物激素： （七）机械刺激 （八）土壤阻力
莴苣种子照光处理
CK(黑暗） R （红光） R + FR （远红光） R + FR + R R + FR + R + FR R + FR + R + FR + R R + FR + R + FR + R + FR R + FR + R + FR + R + FR + R
发芽率（％）
14 70 6 74
四 种子的寿命
种子寿命 按寿命分类：短命、中命、长命种子 种子安全储藏条件：安全含水量、低温、干燥、缺氧
五 种子的老化（种子劣变）
❖种子老化 ❖种子生活力的检测
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第二节 细胞的生长与分化
细胞发育过程分三个时期：
➢
➢
分裂期（分生期） 伸长期（扩大期） 生长
➢ 分化期（成熟期）
一、细胞分裂期的生理