植物生理学：第九章 植物的生长生理2

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1、 第五节 植物的光形态建成光对植物的影响主要有两个方面：光对植物的影响主要有两个方面：2.2.光调节植物整个生长发育，以便更好光调节植物整个生长发育，以便更好地适应外界环境。地适应外界环境。种种子，幼子，幼苗苗，成苗，花，成苗，花芽分化芽分化，开，开花、花、结结果，这果，这些过程都是受光调节的。些过程都是受光调节的。 光下生长的玉米光下生长的玉米 暗中生长的玉米暗中生长的玉米 光下生长的大豆光下生长的大豆 暗中生长的大豆暗中生长的大豆光形态建成（光形态建成（photomorphogenesis）：）：依赖光控制细胞的分化、结构和功能的依赖光控制细胞的分化、结构和功能的改变，最终汇集成组织和器官

2、的建成，称为改变，最终汇集成组织和器官的建成，称为光形态建成。光形态建成。三种光受体三种光受体植物体内至少存在植物体内至少存在3种光受体：种光受体：光敏色素：光敏色素：感受红光及远红光区域的光；感受红光及远红光区域的光；隐花色素和向光素：隐花色素和向光素：感受蓝光和近紫外光区感受蓝光和近紫外光区域的光；域的光；UVB受体：受体：感受紫外光感受紫外光B区域的光。区域的光。1. 1.光敏色素的发现和性质光敏色素的发现和性质红光区（红光区（600700nm，660nm）远红光区（远红光区（720760nm，730nm）莴苣种子在黑暗、莴苣种子在黑暗、红光和远红光下红光和远红光下的萌发的萌发2.2.光

3、敏色素的性质光敏色素的性质 (1) (1)光敏色素是一种易溶于水的二聚体色素蛋白，光敏色素是一种易溶于水的二聚体色素蛋白，每个亚基由生色团和脱辅基蛋白组成每个亚基由生色团和脱辅基蛋白组成 (2) (2)光敏色素的吸收光谱光敏色素的吸收光谱稳定型稳定型Pr（红光吸收型）吸收峰在（红光吸收型）吸收峰在660nm；活跃型；活跃型为为Pfr（远红光吸收型）吸收峰在（远红光吸收型）吸收峰在730nm (3) (3)光敏色素生色团与脱辅基蛋白的合成与装配光敏色素生色团与脱辅基蛋白的合成与装配Figure 9-3 二、光敏色素的分布、生理作用与反应类型二、光敏色素的分布、生理作用与反应类型2.光敏色素的生理

4、作用光敏色素的生理作用表表9.2 高等植物中一些由光敏色素控制的反应高等植物中一些由光敏色素控制的反应1.种子萌发种子萌发6.小叶运动小叶运动11.光周期光周期16.叶脱落叶脱落2.弯钩张开弯钩张开7.膜透性膜透性12.花诱导花诱导17.块茎形成块茎形成3.节间伸长节间伸长8.向光敏感性向光敏感性13.子叶张开子叶张开18.性别表现性别表现4.根原基起始根原基起始9.花色素形成花色素形成14.肉质化肉质化19.单子叶植物单子叶植物叶片展开叶片展开5.叶分化和扩大叶分化和扩大 10.质体形成质体形成15.偏上性偏上性20.节律现象节律现象Tanada effect 我国发现的我国发现的光敏核不育

5、水稻光敏核不育水稻农垦农垦58S的雄的雄性器官发育过程，也是通过光敏色素去感性器官发育过程，也是通过光敏色素去感受日照的长短。在长日照下不可育，即不受日照的长短。在长日照下不可育，即不结实；而短日照下可育。结实；而短日照下可育。敏感基因雄性不孕敏感基因雄性不孕1 1 蓝光和紫外光反应蓝光和紫外光反应蓝光反应：蓝光反应：蓝光调节器官与细胞器的运动。高等植蓝光调节器官与细胞器的运动。高等植物典型的蓝光反应有向光性、抑制幼茎伸长、刺激物典型的蓝光反应有向光性、抑制幼茎伸长、刺激气孔张开和调节基因表达。气孔张开和调节基因表达。高等植物典型的蓝光反应：高等植物典型的蓝光反应：气孔运气孔运动动茎伸长抑制茎

6、伸长抑制(Inhibition of stem elongation)调节色素合成调节色素合成Callus induction and anthocyanin accumulation in Celosia cristata phumosa WL RL BL Dark第六节第六节 植物的运动植物的运动 植物的运动植物的运动(movement)是指植物是指植物体的器官在空间上产生的位置移体的器官在空间上产生的位置移动。植物的运动分为动。植物的运动分为向性运动向性运动、感性运动感性运动和和近似昼夜节奏近似昼夜节奏一、向性运动一、向性运动 向性运动向性运动(tropic movement)是指植是指

7、植物的某些器官由于受到外界环境物的某些器官由于受到外界环境中中单方向单方向的刺激而产生的生长性的刺激而产生的生长性运动。运动。 向性运动可分为向性运动可分为向光性、向重向光性、向重力、向化性和向水性等力、向化性和向水性等1、向光性、向光性(phototropism) 植物随着光源的方向而弯曲的植物随着光源的方向而弯曲的特征叫向光性。这是植物对单向特征叫向光性。这是植物对单向光刺激的一种反应。向光性可分光刺激的一种反应。向光性可分为为正向光性、负向光性正向光性、负向光性和和横向光横向光性性（器官生长方向与射来光垂直器官生长方向与射来光垂直） 不同波长的光所引起的向光性反应不同：不同波长的光所引起

8、的向光性反应不同：蓝紫光最强，黄光最弱蓝紫光最强，黄光最弱。1 1、生长素分布不均匀：、生长素分布不均匀：原因：单侧光引起器官尖端不同部分产生电原因：单侧光引起器官尖端不同部分产生电势差，向光侧带负电，背光侧带正电，吸引势差，向光侧带负电，背光侧带正电，吸引IAAIAA- -向背光侧移动，导致背光侧的向背光侧移动，导致背光侧的IAAIAA多，生多，生长快，植物向光弯曲长快，植物向光弯曲。植植物产生向光性反应原因：物产生向光性反应原因：2 2、抑、抑制物质分布不均制物质分布不均匀匀单侧单侧光光下下黄黄化燕麦芽化燕麦芽鞘鞘、向日葵下胚轴和萝、向日葵下胚轴和萝卜卜下胚轴都会向光弯曲下胚轴都会向光弯曲

9、( (两侧两侧IAA IAA 含量含量无无不不同同) )。发现发现：生长抑制物向光侧多于背光侧生长抑制物向光侧多于背光侧向日葵生长抑制物向日葵生长抑制物：可能是黄质醛可能是黄质醛萝萝卜卜下胚轴生长抑制物下胚轴生长抑制物：可能是萝卜宁和萝可能是萝卜宁和萝卜酰胺卜酰胺植植物产生向光性反应原因：物产生向光性反应原因：2.向重力性向重力性(gravitropism) 植物在重力的影响下，保持一植物在重力的影响下，保持一定方向生长的特性称为向重力性定方向生长的特性称为向重力性 向重力性只发生于正在生长的向重力性只发生于正在生长的部位部位根顺着重力作用方向生长称根顺着重力作用方向生长称正向重力性正向重力性

10、茎逆着重力作用方向生长称茎逆着重力作用方向生长称负向重力性负向重力性地下茎侧水平方向生长称地下茎侧水平方向生长称横向重力性横向重力性锦紫苏两两栖焊栖焊菜根菜根冠冠中的淀粉中的淀粉粒粒 植物中感受重力刺激的受体是植物中感受重力刺激的受体是平衡石平衡石。植物器官中的淀粉体具。植物器官中的淀粉体具有平衡石的作用有平衡石的作用 根部的平衡石在根部的平衡石在根冠根冠中，茎部中，茎部的平衡石分布在维管束周围的的平衡石分布在维管束周围的12层细胞（层细胞（淀粉鞘淀粉鞘）向重力性的机理：向重力性的机理：根横放时，平衡石根横放时，平衡石“沉降沉降”到细胞下侧的内到细胞下侧的内质网上，产生压力，诱发内质网释放质网

11、上，产生压力，诱发内质网释放Ca2+ 到到细胞质中，细胞质中，Ca2+ 和钙调素结合，激活细胞下和钙调素结合，激活细胞下侧的生长素泵和钙泵，引起细胞下侧生长素侧的生长素泵和钙泵，引起细胞下侧生长素和和Ca2+ 的积累。的积累。以此同时，在横放根的下侧积累较多的以此同时，在横放根的下侧积累较多的ABA和过多和过多IAA，从而抑制下侧的生长，引起根尖，从而抑制下侧的生长，引起根尖向下弯曲生长。向下弯曲生长。下面装置中的植物根和茎怎样生长？下面装置中的植物根和茎怎样生长？3.向化性和向水性向化性和向水性 向化性向化性(chemotropism)是由于某是由于某些化学物质在植物周围分布不平些化学物质在

12、植物周围分布不平均而引起生长的特性均而引起生长的特性 植物根部生长就有向化性现象，植物根部生长就有向化性现象，花粉管生长也表现出向化性花粉管生长也表现出向化性4.向触性(thigmotropism)植物受单方向机械刺激引起的运动现象例:攀援植物的生长二二 感性运动感性运动 感性运动感性运动(mastic movement)是指无是指无一定方向的外界刺激均匀作用于一定方向的外界刺激均匀作用于整株植物或某些器官所引起的运整株植物或某些器官所引起的运动，运动方向与刺激方向无关动，运动方向与刺激方向无关感性运动分为两类：感性运动分为两类：由于细胞膨压变化产生的可逆由于细胞膨压变化产生的可逆的的紧张性运

13、动紧张性运动由于生长不均匀而引起的不可由于生长不均匀而引起的不可逆的生长性运动。如逆的生长性运动。如感热性运感热性运动动1.感夜性运动感夜性运动 感夜性感夜性(nyctinasty)是指由于昼夜是指由于昼夜交错、光暗变化而引起的与生长交错、光暗变化而引起的与生长无关的运动无关的运动 运动的内在原因可能与生长素运动的内在原因可能与生长素有关有关 竹芋2.感震性运动感震性运动 感震性感震性(seismonasty)是由于机械是由于机械刺激而引起的与生长无关的植刺激而引起的与生长无关的植物运动物运动 感震性运动与叶柄基部叶褥感震性运动与叶柄基部叶褥细胞的膨压变化有关细胞的膨压变化有关含羞草食虫草http:/ 种子生活力种子生活力种子活力种子活力细胞全能性细胞全能性根冠比根冠比愈伤组织愈伤组织顶端优势顶端优势 试述种子种子萌发时的生理生化变化？试述种子种子萌发时的生理生化变化？重点内容：重点内容：1.光形态建成光形态建成2.光敏色素、光敏色素、pfr 、pr3 .蓝光反应蓝光反应4.简述植物向光性和根向重性运动的机理简述植物向光性和根向重性运动的机理