植物的生長生理第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第一節

種子的萌發

影響種子萌發的外界條件足夠的水、充足的氧和適宜的溫度。三者同等重要，缺一不可。此外，有些種子還受到光的影響。第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五水分無水脫脂棉上綠豆的萌發含水脫脂棉上綠豆的萌發第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五氧氣一般需要氧氣濃度在10％以上才能萌發。旺盛的物質代謝和活躍的物質運輸等需要有氧呼吸作用來保證。故農業生產上，春播前要深耕松土，使土壤的透氣性增加，以利于種子的萌發。

第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五溫度種子萌發需要的溫度范圍與它們的原產地有密切關系，原產北方（如小麥）的需要溫度較低，而原產南方（如水稻、玉米）的則要求較高。幾種植物種子萌發的溫度范圍種類最低溫度最適溫度最高溫度小麥3～520~2830~40水稻10～1230~3740~42玉米8～1032~3540~45花生12~1525~3741~46大豆6~825~3039~40第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五根據種子萌發對光的要求，可將種子分為以下三類需光種子：在有光條件下良好萌（如萵苣、煙草、擬南芥等）發，在黑暗中則不能萌發或發芽不好。需暗種子：在光下萌發不好，在（如蔥、韭菜、莧菜、番茄等）黑暗中萌發良好。中光種子：萌發不受光照影響。（如水稻、小麥、大豆、棉花等）

光第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五一、種子萌發的生理、生化變化（一）種子的吸水可分為三個階段：急劇吸水、吸水停止、重新迅速吸水，表現出快慢快的特點。第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）呼吸作用的變化

在胚根突出種皮之前，種子的呼吸主要是無氧呼吸，在胚根長出之后，便以有氧呼吸為主了。第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）酶系統的形成：萌發種子中酶的來源有兩種：A.從已經存在的束縛態的酶釋放或活化而來，如支鏈淀粉葡萄糖苷酶。B.通過蛋白質合成而形成的新酶。如a-淀粉酶。第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（四）有機物的轉變種子中貯存著大量的有機物，主要有淀粉、脂肪和蛋白質。不同的植物種子中，三種物質的含量差異很大，通常以含量多的物質為依據，將種子區分為：淀粉種子，如小麥、玉米；油料種子，如蓖麻、芝麻；豆類種子(蛋白質種子)，如大豆、綠豆。第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五萌發種子中有機物質的轉化第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五二、種子的壽命種子壽命（seedlongevity）：是指種子從采收到失去發芽力的時間。右圖:黃矢車菊隨著貯藏年限的增加，發芽能力降低，到第十年就失去了發芽的能力。第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五不同植物的種子壽命有著極大的差異：柳樹：12h水稻、小麥：1～3a蠶豆、綠豆：6～11a稗草：13～18a蓮子：100～400a（最長壽的種子）第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五貯藏條件影響種子壽命干燥：壽命長；濕潤：壽命短低溫：壽命長；高溫：壽命短第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五頑拗性種子：壽命只有幾天一些熱帶水果的種子不耐脫水干燥，也不耐零上低溫貯藏，這類種子稱為頑拗性種子。如：荔枝、龍眼、芒果的種子龍眼芒果第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第二節

細胞生長的生理

植物的生長是以細胞的生長為基礎的，通過細胞分裂增加細胞數量，使植物增加重量；通過細胞伸長增加植物體的體積。種子萌發時細胞分裂和新細胞體積增加，幼苗迅速長大；由于細胞的分化，形成各種組織和器官，長成完整的植物體。第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五一、細胞分裂的生理（一）細胞周期（cellcycle）:細胞分裂成兩個新細胞所需的時間。（從上一個細胞分裂結束到下一次細胞分裂結束）包括：分裂期（M）：前、中、后、末分裂間期：G1、S、G2第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五植物細胞的有絲分裂

第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）細胞分裂的生化變化

DNA含量的變化呼吸速率的變化分裂期對氧的需求很低，而G1期和G2期后期氧吸收量都很高。第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）細胞分裂與植物激素

IAA:影響細胞間期的DNA合成；

CTK：誘導特殊蛋白質合成，是細胞分裂必須的；

GA：促進G1期DNA合成，因此縮短

G1期和S期所需的時間；第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五二、細胞伸長的生理

（一）細胞伸長伸長區細胞體積迅速增加，其代謝特點為：

1、呼吸速率增高2～6倍，細胞生長需要的能量得到保證；

2、蛋白質量增加約6倍，以填充細胞內的內含物；

第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）細胞壁

1）細胞壁的結構構成細胞壁的成分中，90%左右是多糖，10%左右是蛋白質、酶類以及脂肪酸等。多糖包括：纖維素、半纖維素、果膠。第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

植物細胞壁的基本結構物質是纖維素，許多纖維素分子構成微纖絲，細胞壁就是以微纖絲為基本框架構成的。微纖絲是在電子顯微鏡下能看到的微細結構。電鏡下的微纖絲第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五細胞壁微纖絲微團纖維素分子D-葡萄糖植物細胞壁中微纖絲的形成：A.1400～10000個D-葡萄糖通過-1，4糖苷鍵結成長鏈，成為纖維素分子；B.2000個纖維素分子平行排列聚合成束，稱為微團；C.每20個微團的長軸平行排列，聚合成束，構成微纖絲；第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

存在于細胞壁中的纖維素是自然界中最豐富的多糖。據推算，每年地球上由綠色植物光合作用生產的纖維素可達1011t之多，而1990年全球糧食產量只有2.2×109t。如何把纖維素轉化成為人類可利用的食物或者有效能源，是人們長期渴望解決的重大課題。第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

（三）激素與細胞伸長的關系GA、IAA能誘發細胞伸長。生產上，噴施GA使莖伸長，如：以切花為生產目的的花卉（菊花、月季等）時，如莖（花軸）過短，可噴施赤霉素，以達到規格要求的長度。非州菊玫瑰第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五三、細胞分化的生理細胞分化（celldifferentiation）是指由分生組織細胞轉變為形態結構和生理功能不同的細胞群的過程。高等植物大都是從受精卵開始，不斷分化形成各種細胞、組織、器官，最后形成完整的植物體。也稱為細胞的形態建成。第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五1、轉錄因子基因控制發育細胞分化的4個過程：①誘導信號的產生和細胞感受信號；②特殊細胞基因的表達；③分化細胞特殊活性或結構所需要的基因的表達；④細胞分化功能需要的基因產物活性的加強和細胞結構的改變第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五2、細胞全能性細胞全能性（totipotency）指植物體的每個細胞都攜帶著一套完整的基因組，并具有發育成完整植株的潛在能力。第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五組織培養

1、概念：

Tissueculture：在無菌條件下，把離體的植物器官、組織、細胞或原生質體等，在人工培養基上培養，使其生長、分化，形成完整植株的技術。

2、理論基礎：細胞全能性

3、外植體（explant）：從植物體上分離下來被培養的部分（組織、器官或細胞）。

4、培養形式：胚胎培養、器官培養、組織培養、細胞培養、原生質體培養、花藥培養。懸浮培養、平板培養等。

5、脫分化與再分化胚狀體植物體外植體愈傷組織根、莖、葉分離脫分化再分化第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

脫分化(dedifferentiation)：是指已經分化的植物器官、組織或細胞在離體培養時，又恢復細胞分裂的能力并形成與原有狀態不同細胞的過程。

再分化(redifferentiation)：是指脫分化形成的愈傷組織細胞在適宜的培養條件下又分化為胚狀體(embryoid)，或直接分化出根和芽等器官，從而形成完整植株的過程。第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五3、極性（polarity）

指在器官、組織甚至細胞中在不同的軸向上存在某種形態結構和生理生化上的梯度差異。極性一旦建立，即難于逆轉。第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五4、影響細胞分化的條件1、糖濃度對分化的影響木質部和韌皮部的分化與糖濃度有關：低糖濃度：形成木質部高糖濃度：形成韌皮部中等水平：木質部和韌皮部都形成，且中間有形成層。第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

2）光對植物組織的分化有影響黃化幼苗分化程度很低。

3）植物激素

CTK/IAA——調控根芽分化

1957年斯庫格和米勒在進行煙草的組織培養時發現：第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五［KT］/［IAA］比值高，愈傷組織形成芽；［KT］/［IAA］比值低，愈傷組織形成根；濃度相等，則愈傷組織保持生長而不分化；所以，通過調整二者的比值，可誘導愈傷組織形成完整的植株。第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五左圖：煙草在不同濃度生長素與激動素的培養下器官形成的調整與生長左圖：組織培養的植物第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第三節

植物營養器官生長一、營養器官的生長特性（一）莖生長特性

1、莖的生長主要由頂端分生組織和近頂端分生組織控制。頂端分生組織控制近頂端分生組織的活性，近頂端分生組織的細胞分裂和伸長決定莖的生長速率。第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

2、節通常不伸長，節間伸長。

3、生長大周期（grandperiodofgrowth）：莖、根、葉、種子和果實等器官以及一年生植物的整株植物，在生長過程中，其生長速率都表現出“慢一快一慢”的特點，即開始時生長緩慢，以后逐漸加快，達到最高速度后又減慢以至最后停止。植物體或器官所經歷的“慢一快一慢”的整個生長過程，被稱為生長大周期(grandperiodofgrowth)。第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五玉米的生長曲線第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五玉米的生長曲線第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五生長大周期可以分為4個時期：（1）停滯期（lagphase）（0—18d)：細胞分裂和原生質積累時期，生長緩慢。（2）對數生長期（logarithmicgrowthphase）(18—45d）已經具有一定的積累，快速生長時期。第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（3）直線生長期（lineargrowthphase）（45—55d）生長速率維持恒定速率（常為最高速率）快速生長。（4）衰老期（senescencephase）（55——90d)

生長速率開始下降，細胞開始成熟并走向衰老。第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五

4、莖的生長有頂端優勢二、根生長特性根的生長部位也有頂端分生組織，根的生長也具生長大周期。根與莖一樣也有頂端優勢，主根控制側根的生長，蔬菜育苗移栽時切除主根，可促進側根生長，提高成活率。第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）葉生長特性大豆玉米雙子葉：全葉均勻生長單子葉：基部保持生長能力第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五二、影響營養器官生長的條件（一）溫度

1、溫度三基點：

2、協調最適溫度：能使植株生長最健壯的溫度。協調最適溫度通常要比生長最適溫度低。

3、溫周期現象：植物對晝夜溫度周期性變化的反應。

4、根生長的最適溫度20~30℃。第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（二）光

1、幼苗的發育是受光控制的

2、光對莖的伸長有抑制作用藍紫光有抑制生長的作用，而紫外光的抑制作用更明顯。

3、光抑制多種植物根的生長。

4、光照強度對植物葉片面積的影響。第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五光對馬鈴薯幼苗生長的影響第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（三）水分細胞分裂和伸長必須要有充足的水分。但水分過多也對植物生長不利。在控制小麥、水稻莖部過度伸長的根本措施就是控制第二、三節間伸長期間的水分供應。土壤水分過少時，根生長慢，同時使根木質化，降低吸水能力。土壤水分過多時，通氣不良，根短且側根數增多。第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（四）礦質營養

氮肥能使出葉期提早、葉片增大和葉片壽命相對延長，所以氮肥亦稱為葉肥。但氮肥施用過量，葉大而薄，容易干枯，壽命反而縮短。氮肥同樣顯著促進莖的生長，氮肥過多，會引起徒長倒伏，抗性差，推遲成熟。

黃瓜徒長株第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五（五）植物激素

GA顯著促進莖的生長。生長延緩劑CCC等抑制菊花近頂端分生組織的細胞分裂和莖的生長，外施GA，可抵消它們的抑制效果。第52頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第53頁，共59頁，2023年，2月20日，星期五第四節植物生長的相關性

相關性：植物各部分之間的相互