nbhkdz.com冰点文库

植物生理学教案--第八章生殖生理

时间:2013-02-17


第八章 生殖生理
第一节 幼年期与花熟状态

第二节
第三节

成花诱导生理 ※
花器官形成生理

第四节

受精生理

第八章 生殖生理
成花过程包括三个阶段:
成花诱导:某些环境刺激诱导植物 从营养生长向生殖生长转变 — 决定花分 化的可能性 成花启动:分生组织经过一系列变 化分化成形态上可辨认的花原基 花器官的形成 — 决定花器官的数量 和质量

第一节

幼年期与花熟状态

幼年期 花熟状态(开花之 前必须达到的状态)适宜的温度与日照长度 植物开花

控制植物开花的三个重要因素: 幼年期、温度、日照长短

第二节

成花诱导生理 ※

一、春化作用
(一)低温和春化作用

成花受低温影响的植物,主要是 大多数二年生植物(如芹菜、胡萝卜、 白菜、天仙子)和一些冬性一年生植 物(如冬小麦、冬黑麦)。秋末冬初 的低温是这类植物花诱导的必需条件。

冬小麦经低温处理后,在春季播 种也能在夏初抽穗开花 春化作用( vernalization):低 温促进植物开花的作用。
植物对低温的要求: 相对低温型:低温处理促进植物 开花,如冬性一年生植物,种子吸涨 后即可感受低温

绝对低温型:若不经低温处理, 植物绝对不能开花,如二年生植物,营 养体达到一定大小才能感受低温。
(二)春化作用的条件

1、低温和时间

10 8

最有效的春化温度: 1~7 oC

相对开花率

6 4 2

-4

0

4

8

12

16

春化处理期间的温度/oC 冬黑麦相对开花反应与 春化期间温度的关系

根据原产地不同,将小麦分为三种类 型:冬性、半冬性和春性
各类型小麦通过春化需要的温度和天数 类 型 春化温度范围/ oC 春化时间/d





0~3
3~6

40~45
10~15

半冬性





8~15

5~8

各类植物通过春化时要求低温持续的 时间不同,在一定时间内,春化的效应 随低温低温处理时间的延长而增加。

10 20 30 40 50 冷处理的持续时间/d 冬黑麦种子低温处理时间对开花的影响

去春化作用:已春化的植物或萌 动种子,在春化过程结束之前,如置 入高温条件下,春化效果消失的现象。 2、需要充足的氧气、适量的水 分和作为呼吸底物的糖分

3、光照
春化之前,充足的光照可促进二 年生和多年生植物通过春化。

(三)时期、部位和刺激传导
1、时期 大多数一年生植物(冬小麦)在种 子吸胀后即可接受低温诱导,在种子萌发 和苗期均可进行。而需低温的二年生植物 (胡萝卜、月见草等)只有绿苗达到一定 大小才能通过春化。 2、部位 感受低温的部位:茎尖端的生长点

如何用实验证明?—芹菜

3、刺激传导
许多实验证明,在春化过程中形 成一种刺激物质——春化素,但至今 尚未分离出这种物质。 嫁接试验证明春化素的存在和传 导——天仙子。有些植物的春化素不 能传导——菊花。

(四)春化过程中的生理生化变化

1、呼吸速率 — 春化处理的较高
2、核酸代谢 在春化过程中核酸(特别是RNA) 含量增加,代谢加速,而且RNA性质有 所变化。

3、蛋白质代谢
可溶性Pr及游离AA含量(Pro)增加。

4、GA含量增加

一些需春化的植物(如天仙子、 白菜、胡萝卜等)未经低温处理,若 施用GA也能开花。 GA以某种方式代替低温的作用。
GA处理 先抽苔后开花 春化处理 花芽的形成与茎的伸 长几乎同时出现

(五)春化作用的机理 前体物
低温

中间产物
高温

低温

最终产物 (完成春化)

中间产物分解(解除春化)

二、光周期



(一)光周期的发现 某些植物在完成春化作用后,只有 在高温和特定的光周期处理以后,花 芽才能分化。

光周期( photoperiod):一天之 中白天和黑夜的相对长度。 1920年,美国科学家Garner和 Allard发现光周期影响植物的开花。

美洲烟草在美国华盛顿附近的夏 季长日照下,株高达3-5m不能开花 ; 但生长在冬季温室中,株高不及1m即 可开花。提出烟草的花诱导决定于日照 长度。 光周期现象(photoperiodism): 植物对白天和黑夜的相对长度的反应。

(二)光周期的反应类型



1、短日植物(short-day plant,SDP)
SDP:指在昼夜周期中日照长度短于 某一临界值时才能开花的植物。 适当地缩短光照或延长黑暗可提早开 花。如:大豆、菊花、晚稻、苍耳、高粱、 日本牵牛、美洲烟草等。

2、长日植物(long-day plant,LDP)

LDP:指在昼夜周期中日照长 度大于某一临界值才能开花的植物。
适当延长日照长度可促进开花。 如:小麦、黑麦、大麦油菜、菠菜、 天仙子胡萝卜、芹菜、洋葱等

3、日中性植物(day-neutral plant,DNP)
DNP:指在任何日照条件下都能开 花的植物。 如:番茄、黄瓜、茄子、四季豆、 棉花、四季花卉等。

相对开花反应

相对开花反应

短日植物 苍 耳

长日植物 天仙子

6

12

18 相对开花反应

24

6

12

18

24

日中性植物
6 12 18 24

每天光期长度/h

有些植物花诱导和花形成要求不 同的日照长度,称双重日长类型。 如大叶落地生根,花诱导需要长 日照,花器官形成则需要短日条件, 称为长短日植物(LSDP)。 如风铃草,花诱导需要短日照, 花器官形成则需要长日条件,称为短 长日植物(SLDP)。

如甘蔗只有在一定长度的日照条 件下(11.5~12.5h)才能开花,称中日 性植物(IDP)。
(三)临界日长 LDP开花所需的日照长度并不一 定长于SDP所需的日照长度,而主要 取决于超过或短于临界日长的反应。

临界日长 critical daylength):诱 导SDP开花所需的最长日照,或诱导 LDP开花所需的最短日照。
将SDP苍耳和LDP天仙子放置在 14h日照长度下,两种植物都开花。

苍耳的临界日长是15.5h,天仙子 的临界日长是11h。

相对LDP,绝对LDP,相对SDP, 绝对SDP。

不同植物开花所需的临界日长不同
植物名称 临界日长/h SDP 菊花 15 苍耳 15.5 大豆 Mandarin 17 (早熟种) Peking 15 (中熟种) Biloxi 13~14 (晚熟种) 植物名称 临界日长/h LDP 天仙子 11.5 小麦 >12 燕麦 9 拟南芥 13

20oN:海口

植物 开花 对光 周期 的要 求反 映自 然条 件中 光周 期的 变化。

40oN:北京
50oN:黑河

春季和秋季有同样的短日照,但 春季气温较低,一般与开花无关。秋 季和自然长日照下气温合适,影响植 物开花。 LDP和SDP在北半球的分布是: 在低纬度地区(我国南方)无长日条 件,只有SDP;在中纬度地区(北方、 湖北), LDP和SDP都有;在高纬度 地区(东北),只有LDP。

(四)光周期的诱导

光周期诱导(photoperiodic induction):适宜的光周期处理促使植 物开花的现象。 在光周期诱导中三个最主要的因素 是:临界日长、诱导周期数、光的性质 1、诱导周期数——植物达到开花 适宜的光周期数

苍耳 1个光周期(15L-9D)
大豆 3个光周期

2、光强
光周期诱导的光强很微弱, 50~100lx。日出、日落前后太阳在 地平线下6度时开始和停止。 3、光质—红光对开花最有效

(五)临界暗期与暗期间断 试验证明,植物开花决定于暗期 的长度而不是光期的长度。
临界暗期:指昼夜周期中LDP能 够开花的最长暗期长度或SDP开花所 需的最短暗期长度。

SDP实际上是长夜植物,LDP是 短夜植物。

SDP的习性
光 营养生长

光的状况

临界暗期长度

LDP的习性
开花 营养生长
闪光

开花

营养生长
营养生长 营养生长 开花

开花
开花 开花 营养生长

暗期间断的效果取决于最后一次照 射的是红光还是远红光。 对SDP而言,红光阻止开花,远红 光促进开花;
对LDP而言,红光促进开花,远红 光阻止开花。 红光-远红光可逆反应的存在,表 明光明色素系统参与了成花诱导过程。

SDP的成花反应需要长暗期,但 光期过短亦不能成花。

(六)光敏色素与花诱导
1、花诱导的作用光谱

抑制SDP和促进LDP开花的作用 光谱相似,最大作用位于600~660nm 之间,最小作用靠近480nm。 红光对植物开花最有效,蓝光效 果最差。 花诱导的作用光谱与光敏色素的 吸收光谱一致。

2、光敏色素与成花诱导



光敏色素控制植物开花取决于Pfr/Pr 的相对比值。
对SDP而言,开花需要较低的Pfr/Pr 比值,在光期结束时, Pfr占优势,进入 暗期时, Pfr暗逆转或降解,当Pfr/Pr比值 降到低于临界值时,促进SDP开花。 对LDP而言,开花需要较高的Pfr/Pr 比值。

用红光间断暗期, Pfr水平提高, Pr水平下降, Pfr/Pr比值升高,SDP开花 受到抑制,LDP开花受到促进。 研究表明,植物的成花反应并不完 全受暗期结束时Pfr/Pr相对比值所控制。 SDP,在光期结束时立即照射远红 光,其开花反而受到强烈抑制。对LDP, 在暗期的初期照射远红光或后期照射红 光,促进开花。??

SDP开花要求的是暗期前期的“高 Pfr反应”和后期的“低Pfr反应”。LDP 开花要求的是暗期前期的“低Pfr反应” 和后期的“高Pfr反应”。

(七)光周期刺激的感受和传导

感受光周期的部位:叶片 诱导开花的部位:茎尖端的生长点
韧皮部运输

(八)温度和光周期的关系 温度不但影响光周期通过的迟早, 还改变植物对光周期的要求。

SDP,低温处理可使其在长日条件 下开花。豌豆、黑麦等在较低的夜温下 失去对日照长度的敏感性而呈现日中性 植物的特性。

(九)光周期诱导开花的机理 ※

1、成花素假说 —— 柴拉轩
适宜的光周期诱导下,叶片产生开 花刺激物 — 成花素。 (1)成花素由形成茎所必需的GA和 形成花所必需 的开花素两种互补的活性 物质组成。一株植物必须先成茎后开花, 故植物体内有GA和开花素才能成花。

(2)LDP本身具有开花素,SDP 本身具有 GA;LD条件可诱导GA的 形成,SD条件可诱导开花素的形成。 (3)日中性植物具有GA和开花 素,任何条件都可开花;LDP在LD条 件下,SDP在SD条件下,具有GA和 开花素,可以开花 (4)LDP在SD下缺乏GA,SDP 在LD下缺乏开花素,不能开花。

到目前为止,开花素并未找到。 2、开花抑制物假说 诱导条件
抑制其产生

非诱导条件

产生

开花抑制物
降解

抑制开花

开花抑制物降到某一阈值 植物开花

如LDP天仙子和SDP藜在严格的非 诱导条件下,去掉所有叶片并供给植 物糖分时,植物开花。
开花抑制物的性质未明确。 (三)碳氮比假说—Krebs

C/N较大时,植物开花; C/N较 小时,则延迟开花或不开花。

C/N高时,仅促进LDP或日中性植 物开花。

在农业生产上应用广泛。果树— —砍伤或环剥树皮,提高果树产量。作 物——施肥。

三、春化和光周期理论在生产实 际中的应用 ※ 1、人工春化,加速成花
(1)“闷麦法” — 春天补种冬小麦 (2)春小麦低温处理 — 早熟,躲开干 热风 (3)冬性作物的育种 — 加速育种过程

2、指导引种 — 必须考虑植物能否 及时开花结实
全国各地大豆在北京种植时的开花情况
原产地及 约略纬度 南京32o 北京40o 佳木斯47o

品种名称
原产地播种期 原产地开花期 北京播种期 北京开花期

金大532
5月下旬 8月23日 4月30日 9月1日

本地大豆
4月30日 7月中旬 4月30日 7月19日

满仓金
5月17日 7月5日 4月30日 6月5日

90/124

80/80

55/36

大豆为SDP,南方大豆在北京种植 时,生育期延长,开花太晚,天气变冷, 造成结实不多,产量不高。东北大豆在 北京种植时,生育期缩短。 SDP,南种北引,开花期延迟,引 种时要引早熟种。

LDP,南种北引,生育期缩短,应 引迟熟种。

3、控制开花

(1)人工控制光周期,促进或延 迟开花
如菊花 — SDP,10月开花;SD处理, 六、七月开花;暗期间断,春节开花 杂交育种,控制花期,解决父母本花 期不遇。 (2)抑制开花,促进营养生长,提 高产量

SDP烟草、麻类,南种北引,生育 期延长,提高产量。 4、利用作物光周期特性,南繁北 育,缩短育种周期。

第三节

花器官形成生理

一、花器官形成所需的条件
(一)气象条件

1、光 — 时间长,强度大,有利花 的形成
花开始分化后,照光时间越长,强 度越大,形成的有机物越多,对花形成 愈有利。雄蕊发育对光强较敏感。

2、温度 — 高温,有利于花器官的形成

花粉母细胞减数分裂时期受低温危害 较严重。
(二)栽培条件 1、充足的水分 2、适宜的肥料 — N、P、K均衡供应 3、适宜的栽培密度

(三)生理条件

有机物充分与否,养分的分配。
二、植物性别的分化

(一)多样性
单性花、两性花

雌雄异株,雌雄同株异化
(二)外界条件对植物性别形成的影响

1、光周期

短日照使SDP多开雌花,LDP多开雄花; 长日照使LDP多开雌花,SDP多开雄花。
2、营养条件 C/N低,提高雌花分化的百分数。N肥 多、水分充足的土壤促进雌花的分化。 3、植物激素

烟熏植物为什么能增加雌花?
烟中有效成分:ETH和CO。

CO抑制IAA氧化E活性,减少IAA 的破坏,提高IAA含量。 IAA和ETH促进雌花分化。

第四节

受精生理

一、花粉和柱头的生命力
(一)花粉的生活力 不同植物花粉的生活力存在很大 的差异。禾谷类作物花粉寿命很短, 水稻花药裂开后,花粉的生活力在 5min以后降低到50%以下。果树的花 粉寿命较长,可维持几周到几个月。

花粉的贮存条件 — 降低呼吸作用:

1、湿度 — 较干燥的环境(相对湿度 为30%~40%)
2、温度 — 贮存最适温度:1~5oC 3、空气中CO2和O2含量 增加空气中CO2的百分数,减少氧分 压,可延长花粉的寿命 4、光线 — 以遮阴或黑暗处贮存较好

(二)柱头的生活力

柱头的生活力较花粉的生活力长。 水稻柱头的生活力能持续6~7天,但 其受精能力在开花后日趋下降,以 开花当日授粉较好。

二、外界条件对授粉的影响 外界条件对授粉的影响很大。早稻 (自花授粉)的空粒率14~20%。玉米授 粉不良则引起秃顶现象(异花授粉)。 1、温度 — 最适温度是30~35oC

2、湿度— 太高或太低均不利于授粉

三、花粉和柱头的相互“识别”

花粉落在雌蕊柱头上能否正常萌发 并导致受精,决定于双方的亲和性, 即花粉和雌蕊组织之间的“识别”反 应。 识别反应决定于花粉壁中外壁蛋 白和柱头乳突细胞表面的蛋白质表膜 之间的相互关系。

克服不亲和性的途径:

1、花粉蒙导法
在授不亲和花粉的同时,混入一 些杀死的但保持识别蛋白的亲和花粉, 从而蒙骗柱头,从而达到受惊的目的。 2、蕾期授粉法 雌蕊组织尚未成熟、不亲和因子 尚未定型的情况下授粉,以克服不亲 和性。

3、物理化学处理法

采用变温、辐射、激素或抑制剂 处理雌蕊组织,以打破不亲和性。
4、离体培养 5、细胞杂交、原生质体融合或 转基因技术

四、花粉的萌发和花粉管的伸长 花粉萌发时,E活性增强,呼吸速率 增加,蛋白质合成加快。
花粉落在柱头上,受到柱头分泌物 的刺激,开始吸水萌发。花粉中含有淀 粉和脂肪,水势较低,从柱头吸水,花 粉内壁通过萌发孔向外突出形成花粉管。

群体效应:单位面积内花粉的数量越 多,花粉的萌发和花粉管的生长越好。

花粉为什么能向着胚囊定向生长?

由花粉管的向化性运动引起的。
雌蕊组织中产生“向化性物质”控 制花粉管的可塑性;同时,雌蕊组织中 向化性物质分布的浓度不同,花粉管尖 端朝着向化性物质浓度递增的方向定向 延伸。

五、受精过程中雌蕊的生理生化变化 ※

1、呼吸速率增加 — 增加0.5~1倍
2、吸水和吸收无机盐的能力增加,糖 类和蛋白质代谢加快 3、生长素含量大大增加 (1)花粉的IAA扩散到雌蕊组织 (2)花粉中含有使Trp转变为IAA的E 4、营养物质向生殖器官输送增强


植物生理学教案--第八章生殖生理_图文.ppt

植物生理学教案--第八章生殖生理 - 第八章 生殖生理 第一节 幼年期与花熟状态

植物生理学教案--第八章生殖生理_图文.ppt

植物生理学教案--第八章生殖生理 - 第十一章 生殖生理 第一节 幼年期与花熟状

植物生理学教案第八章植物的营养生长_图文.doc

植物生理学教案第八章植物的营养生长 - 第八章 植物的营养生长 教学时数:6 学时左右。 教学目的与要求:使学生了解植物从种子萌发到花芽分化(进入生殖生长)之前...

植物生理学教案第八章 植物的营养生长_图文.doc

植物生理学教案第八章 植物的营养生长 - 植物的营养 营养生长 第八章 植物的营

大学植物生理学经典课件08 植物生殖生理_图文.ppt

大学植物生理学经典课件08 植物生殖生理 - 第八章 植物的生殖生理 1 本章内

植物生理学教案.doc

甘肃民族师范学院化学与生命科学系 植物生理学教案 目录 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 植物的水分...

植物生理学教案2 - 副本_图文.doc

植物生理学教案2 - 副本 - 植物生理学教案 章节名称: 《现代植物生理学》第 8 章“植物的生殖生理”第 2 节“成花诱导生理”的第 1 小节“春化作用” 。...

植物生理学教学大纲.doc

[教学难点] [授课时数] 1 学时 第一章 植物细胞 第一节 细胞概述 第一节...掌握植物生长发育的规律,认识 顶芽与侧枝,地上部分与地下部分,营养器官与生殖...

《植物生理学》课件第八章_图文.ppt

植物生理学课件第八章 第八章 植物的生长生理 第一节 植物生长的细胞学...营养学说 ? 激素学说 3、主根和侧根生长的相关性 4、营养生长与生殖生长...

植物生理学教案--第七章生长生理2_图文.ppt

植物生理学教案--七章生长生理2_农学_高等教育_教育专区。第七章 植物的...在生产上,利用营养生长与生殖生 长的相关性制定相应措施。 三、外界条件对植物...

植物生理学教案.doc

植物生理学教案 - 植物生理学教案 课题 第四章植物的呼吸作用 课时 2 教学目的 与 要求 了解呼吸作用的概念及其生理意义; 了解呼吸作用的生理指标及其影响因素; ...

植物生理学教案--第七章生长生理2_图文.ppt

植物生理学教案--七章生长生理2_农学_高等教育_教育专区。生长生理 7 第七...(2).生殖器官的生长抑制营养器官的生长。 如: 一次性开花植物 水稻、竹子...

植物生理学教案--第九章成熟和衰老_图文.ppt

植物生理学教案--九章成熟和衰老 - 十二章 成熟和衰老生理 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 种子的成熟生理 果实的生长和成熟生理 植物的休眠生理 ...

《植物生理学》课件 第八章 植物生长物质_图文.ppt

植物生理学课件 第八章 植物生长物质 - 第一篇植物的物质生产和光能利用 第

第十章 植物生理学生长生理.ppt

植物生理学教案--第七章生... 79页 20财富值 植物生理学(生长生殖 64页 5...第八章 植物的生长生理 78页 免费 第八章 植物的生长生理 71页 免费 植物生理...

植物生理学ppt课件.ppt

植物生理学ppt课件_基础医学_医药卫生_专业资料。...第八章 植物的生殖生理 1 名字解释: 1)春化,去...

中国科学院大学植物生理学课件:第八章 植物的生长物质_....ppt

中国科学院大学植物生理学课件:第八章 植物的生长物质_农学_高等教育_教育专区...生长素的生理作用十分广泛,包括对细胞分裂、伸长和分 化,营养器官和生殖器官的...

植物生理学教案3.doc

植物缺少氮磷钾等营养元素... 5页 免费 《植物生理学课件 第八章... 76...硼对植物生殖过程有影响,植株各器官中硼 的含量以花最高,缺硼时,花药和花丝...

植物生理学有机物运输1.ppt

9.植物生理学课件 第八章 ... 96页 5财富值 植物生理第八章 植物的....转移细胞存在于茎叶的维管组织、生殖器官及特 化器官(排水孔、根瘤、蜜腺、盐...

植物生理学教案11.doc

植物生理学教案11植物生理学教案11隐藏>> 第十一次课 授课题目(教学章,节或主题...并进一步通过信号转导网络来传递和放大信号.例如,细胞分 裂素(见第八章)受体...