第八章 植物的生长与运动

3.2植物生长的相关性
❖ 地上部和地下部 ❖ 主茎和侧枝 ❖ 营养生长和生殖生长
地下部和地上部的关系
地下部和地上部相互促进 地下部和地上部相互制约
根冠比 地下部和地上部之间有信号传导
主茎(顶芽)和侧枝(侧芽)的相关
一般是顶芽生长较快，侧芽则较慢，甚至潜 伏不长。这种主茎顶芽生长占优势，抑制 侧枝侧芽发展的现象，叫做顶端优势。
植物组织培养
❖ 植物组织培养：在无菌条件下，将外植体接 种到培养基上进行培养，并形成愈伤组织或 完整植株的技术。
❖ 组织培养的理论基础：植物细胞全能性。 ❖ 组织培养的基本过程：
无菌外植体——脱分化——再分化——完整 植株
植物组织培养的几个基本概念
外植体（explant）：用来进行组织培养的离体的植物器官、 组织、细胞或原生质体。
竹竽
A、将含Ca2+的琼脂块置于根伸长区一侧； B、将含Ca2+的琼脂块置于根尖一侧； C、将含EGTA的琼脂块置于根尖一侧 (Hopkins and Hȕner, 2004)
侧芽生长决定于生长素和细胞分裂素的比例
营养生长与生殖生长的相关
营养生长是生殖生长的基础，生殖生长 1、依存关系 是营养生长的必然趋势和结果 。
2、制约关系
营养生长能制约生殖生长。
生殖器官的形成与生长往往对营养器官 的生长产生抑制作用，并加速营养器官 的衰老与死亡
4 植物的运动
植物体的器官在某种因素影响下发生空 间位移的现象叫植物运动。高等植物的运动 可分为向性运动（tropic movement)和感性 运动(nastic movement)。
锦紫苏
番茄茎的负向重力性
❖ 现在认为感受重力的细胞器是平衡石(statolith)。
❖ 植物的平衡石是指淀粉体(amyloplast) 。
❖ 植物体内平衡石的分布因器官而异。根部的平衡石 在根冠中，茎部的平衡石分布在维管束周围的l-2层 细胞。
感受重力的敏感部位是根冠
❖ 感受重力的部位是根冠，而发生不均匀弯曲 生长的部位是伸长区，因此，在根冠感受重 力和生长反应之间存在信号的传递。
第十章 植物的生 长生理
❖ 1 种子的萌发 ❖ 2 植物细胞的生长和分化 ❖ 3 植物的生长 ❖ 4 植物的运动
1 种子的萌发
❖ 1.1 种子萌发的概念 ❖ 1.2影响种子萌发的环境条件 ❖ 1.3种子萌发的生理生化变化 ❖ 1.4种子活力和种子寿命
1.1 种子萌发的概念
种子萌发是指干种子吸水膨胀到胚的一 部分突破种皮并继续生长的过程。通常以胚 根或胚芽生长的长度达到一定量时作为种子 萌发的标志。
种子萌发时的生理生化变化
3）酶的活化与合成 ①已经存在于种子中、吸水后被活化的酶； ②种子吸水后新合成的酶。
4）有机物的转变 淀粉种子； 油料种子； 豆类种子
种子萌发经历从异养到自养的过程。
种子活力（seed viability）
❖ 种子的生活力 种子能否正常发芽（发芽率） 芽的长势强弱程度（发芽势）
1、植物体的无性快速繁殖及脱毒 2、花粉培养和单倍体育种 3、人工种子 4、药用植物的工厂化生产
从人参培养细胞中提取人参皂甙。
3 植物的营养生长
3.1营养器官的生长特性 3.2植物生长的相关性
地上部和地下部 主茎和侧枝 营养生长和生殖生长
3.1营养器官的生长
生长大周期：植物器官乃至整个植株在其 全部生长过程中的生长速率表现出“慢快-慢”的特性，这种特性即为植物生长 的大周期。
1.2 影响种子萌发的环境条件
足够的水分； 适宜的温度； 充分的氧气 有些种子萌发时还受光照条件的影响
需光种子，如莴苣、月见草、烟草、禾本科牧草 需暗种子，如茄子、番茄、瓜类、葱等
1.3 种子萌发时的生理生化变化
1）种子的吸水 ①由吸胀作用引起的快速吸水； ②吸水停滞阶段； ③再次大量吸水。
2）呼吸作用的变化 ①种子吸胀后，呼吸作用也迅速增强； ②呼吸停滞阶段，进行无氧呼吸； ③再次大量吸水阶段呼吸作用又迅速增强。
许多豆科植物：叶白天张开、晚上合拢或下垂。 蒲公英花序：晚闭 , 白放 ; 烟草、紫莱莉花：晚放 , 白闭。
可能的机制：
生理钟
❖ 生物对昼夜适应而产生生理上周期性波动的 内在节奏，称生理钟，亦称生物钟。
❖ 拟南芥的5种光敏色素中，除光敏色素C外， 其余4种都被证实在生物钟的导引过程中起作 用。另外，隐花色素也参与了蓝光介导的生 物钟运动。
初生壁 主要结 构成分 和可能 排列方 式示意 图
细胞分化
细胞分化（cell differentiation）是指分生组 织的幼嫩细胞发育成为具有各种形态结构和生理代 谢功能的成形细胞的过程。
细胞全能性（totipotency）
❖ 细胞全能性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。
向性运动
向性运动：指植物的某个器官或部位对来自环境 因素的单方向刺激所引起的定向运动。
根据刺激因素的种类可将其分为：
向光性(phototropism) 向重力性(gravitropism) 向水性(watertropism) 向化性(chemotropism)
向光性
植物器官向光的方向弯曲的现象叫向光性。
脱分化（dedifferentiation）：已经分化的植物器官、组织或 细胞在组织培养过程中恢复细胞分裂能力并形成与原有状态 不同的细胞的过程。
愈伤组织（callus）：组织培养中脱分化形成的具细胞分裂能 力的细胞群。
再分化：脱分化形成的愈伤组织在适宜的培养条件下分化为胚 状体或直接分化出芽与根等器A处理后，根 对重力失去敏感性，再提供Ca2+，则恢复向 重力性；如果阻止Ca2+在根中的移动，则根 失去向重力性。
❖ 根冠产生根生长的抑制剂，ABA？ ❖ ABA只在很高浓度下才能抑制根的伸长 ❖ 不能合成ABA的玉米突变体幼苗具有向重力
性。
❖ 在去掉根冠的根尖一侧放置含IAA的琼脂， 根向这一侧弯曲；将标记的IAA均匀施用于 水平放置的根的各部分，IAA会向根的下侧 聚集，并引起根的向下弯曲。
感性运动
❖ 指由没有一定方向性的外界刺激所引起的运 动，运动的方向与外界刺激的方向无关。
❖ 感震性 ❖ 感夜性 ❖ 感温性
感震性(seismonasty)
感受外界震动而引起的植物运动，如含 羞草。
食虫植物的触毛对机 械触动产生的捕食运动也 是一种反应速度更快的感 震性运动。
感夜性(nyctinasty)
生长素分布不均匀是发生向光弯曲的原因之一 蓝光所产生的向光性反应最强，而红光几乎无效
樱草
向重力性
植物在整个生长期中，以重力线为 标准，保持一定方向生长的特性称为向 重力性。 正向重力性（positive gravitropism） 负向重力性（negative gravitropism） 横向重力性（diagravitropism）
❖ 2.2 细胞伸长 细胞壁伸长
❖ 2.3 细胞分化 细胞全能性 植物组织培养
细胞周期的调控
❖ 细胞周期蛋白（cyclin） ❖ 依赖细胞周期蛋白的蛋白激酶（cyclin-
dependent protein kinases, CDK）
❖ CDK活性的调节途径主要有两个：一是细胞 周期蛋白的合成和降解；二是CDK内关键氨 基酸残基的磷酸化和脱磷酸化
向水性与、向化性和向触性
❖ 向水性：当土壤干燥或土中水分分布不均 匀时，根总是趋向潮湿的方向生长。
❖ 向化性：由于化学物质的分布不均或单方 向的作用而引起的生长运动。
❖ 向触性：由单方向机械刺激引起的植物回 旋生长运动，常见于攀援植物。
❖ 一种豌豆的突变体，失去了向光性和向重力 性，但对湿度的梯度有反应；去掉根冠几乎 完全消除了根的向水性。
种子寿命（seed longevity）
种子寿命：种子从发育成熟到丧失生活力所经历的时 间。
正常性种子（orthodox seed） ，可耐脱水和低温， 寿命一般较长。
顽拗性种子（recalcitrant seed） ，不耐脱水和低温， 寿命往往很短。
2 植物细胞的生长生理
❖ 2.1细胞分裂 细胞周期的调控
胚状体（embryoid）：由愈伤组织再分化形成的具有根、茎 两个极性结构、可一次性形成完整植株的组织培养体。
组织培养的技术条件
常用的培养基：MS和N6培养基 矿质元素 碳源（蔗醣/葡萄糖） 维生素 激素 2,4-D，NAA；KT，6-BA等 有机附加物，如甘氨酸、酵母汁、椰子乳等。
组织培养的应用