植物衰老脫落和休眠

1、關(guān)于植物的衰老脫落與休眠第一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一.植物衰老的概念、類型與意義1.概念：植物的器官或整體的生命功能衰退，最終導(dǎo)致自然死亡的一系列惡化過程。 2.衰老的類型 （1）整體衰老:如一次結(jié)實植物的衰老。（2）地上部分衰老:多年生宿根植物的衰老。（3）脫落衰老:由于氣象因子的脅迫導(dǎo)致葉片季節(jié)性衰老脫落。（4）漸進衰老:多年生植物的整體衰老。 第一節(jié) 植物的衰老第三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月整體衰老-竹子開花第五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.衰老

2、的意義是任何物種在個體水平上的新陳代謝，物種在代謝中進化，在代謝中更新和發(fā)展。是物種在長期的系統(tǒng)發(fā)育中所形成的對于不良環(huán)境的生理適應(yīng)。有利于保存和延續(xù)種族的發(fā)展。二.衰老的形態(tài)特征：黃化;生長減緩;先端萎縮。第六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.物質(zhì)代謝失衡 特點:多種物質(zhì)合成代謝，分解代謝3.細胞膜結(jié)構(gòu)異常 4.細胞器異常甚至解體 三、植物衰老的生理生化特征(衰老時的生理生化變化)1.激素代謝失常 促長類激素合成減緩,抑制類激素合成加強，造成生長速度下降乃至停止。第七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月5.呼吸失常 速率失常,先

3、升后降或失去穩(wěn)態(tài)，或出現(xiàn)類似呼吸高峰的特征;呼吸商變化,呼吸基質(zhì)由糖轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?氧化磷酸化解偶聯(lián) ,P/O比下降，產(chǎn)生ATP減少。6.光合速率下降 葉綠素含量及a/b比值下降,葉綠體外膜消失，類囊體膜解體。7.植株抗逆性整體下降。第九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三.植物衰老機理(一)營養(yǎng)與衰老 認為是生殖器官的出現(xiàn)使養(yǎng)分虧缺導(dǎo)致衰老。依據(jù):一次結(jié)實植物開花后死亡;不斷摘除生殖器官可延緩衰老。問題:即使為植物補充充分的營養(yǎng)或不斷摘除花果,但只能延緩衰老, 并不能阻止衰老；雌雄異株植物的雄株不結(jié)實,但并不能避免衰老.說明：衰老是有著特定屬性的生命過程的一個必然階段，是由基因決定的本

4、質(zhì)屬性之一。 因此任何物種都有不同的壽命范疇。第十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(二)核酸與衰老 認為是核酸的結(jié)構(gòu)出錯或含量不足引發(fā)衰老。1.差誤理論 認為復(fù)制.轉(zhuǎn)錄.翻譯過程中的錯誤導(dǎo)致蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)或高級結(jié)構(gòu)出現(xiàn)錯誤,無功能蛋白的積累導(dǎo)致衰老。2.核酸降解 核酸的分解大于合成，使核酸含量下降。第十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)自由基與衰老 認為自由基對生物大分子結(jié)構(gòu)的破壞是造成衰老的主要原因。1.自由基的概念：指具有不配對電子的原子、原子團、分子或離子。生物自由基：是通過生物自身代謝產(chǎn)生的一類自由基，分為氧自由基和非氧自由基。第十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)

5、作于2022年6月無機氧自由基: O2和OH 、 HOO (氫過氧自由基).有機氧自由基:RO(脂氧自由基)和ROO(脂過氧自由基).氧自由基非氧自由基: CH3 ，蛋白質(zhì)自由基活性氧：H2O2、 1O2(單線態(tài)氧) 不是自由基，但有類似自由基 的作用。第十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.自由基的特點:極不穩(wěn)定,壽命極短,只能瞬時存在;化學(xué)性質(zhì)極活潑，有極強的氧化還原能力，容易導(dǎo)致被攻擊物結(jié)構(gòu)的破壞;具有連鎖反應(yīng)特性，反應(yīng)一經(jīng)啟動，便會不斷進行下去，不斷引發(fā)新的自由基產(chǎn)生，直至被清除或自由基之間碰撞結(jié)合而猝滅。因此,認為生物體自由基產(chǎn)生和清除的失衡，自由基對生物大分子的破壞是衰

6、老的主要原因。第十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.生物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生:細胞壁和所有細胞器都可以產(chǎn)生自由基。葉綠體：NADP+不足時，以O(shè)2為電子受體，產(chǎn)O2, 激發(fā)態(tài)葉綠素將能量傳給分子氧，形成 1 O2。線粒體：O2還原成H2O時，單電子還原產(chǎn)生O2和OH 、H2O2和活性氧。第十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月O2 在 發(fā)生歧化反應(yīng)時也會生成1O2和H2O2 自發(fā)歧化或酶促歧化2 O2 + 2H+1 O2+H2O2其它： 高能輻射、光分解、H2O2 的歧化反應(yīng)；共價鍵的斷裂等。第十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.自由基對生物大分子的傷害造成生物

7、大分子的氧化或還原;通過加成反應(yīng)破壞大分子結(jié)構(gòu);通過奪氫反應(yīng),使生物大分子轉(zhuǎn)化成大分子自由基,如脂性自由基,蛋白質(zhì)自由基,核糖自由基（奪H）;第十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 加成反應(yīng) 奪氫反應(yīng)第十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 ROO自動轉(zhuǎn)化為膜脂過氧化物，并降解成MDA，破壞膜結(jié)構(gòu); MDA使蛋白質(zhì)發(fā)生分子內(nèi)交聯(lián)或分子間交聯(lián), 其結(jié)構(gòu)被破壞,導(dǎo)致功能喪失。(P245)第十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(四)內(nèi)源激素與衰老 認為兩類激素的產(chǎn)生失衡是植物衰老的主要原 因。ETH和ABA是引發(fā)衰老的激素，

8、 ETH可增加膜的透性，引起呼吸加強；并可改變呼吸途徑,使抗氰呼吸加強，消耗呼吸基質(zhì)增多,但產(chǎn)生ATP減少；還可以加速活性氧的產(chǎn)生; 有人認為植物體內(nèi)存在著死亡激素，如JA和MJ 就有明顯的促進衰老的作用。第二十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月四.植物衰老的調(diào)節(jié)(一)生境條件對衰老的調(diào)控1.溫度 高溫和低溫傷害都可引發(fā)自由基產(chǎn)生,引發(fā)衰老，高溫的作用更明顯;2.光照 光下延遲衰老,黑暗啟動衰老。長日照促進GA合成，延緩衰老；短日照促進;3.氣體成分 O2含量高引發(fā)衰老，CO2抑制衰老;4.水分 不適的水分條件引發(fā)衰老;5.礦質(zhì)營養(yǎng) N、Ca2+ 、Ag+、Ni2+等延緩衰老。第二十

9、二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）植物自身對衰老的調(diào)節(jié)1.激素調(diào)節(jié) 促長類激素可拮抗衰老激素 2.自身防護非酶促防護體系:通過抗氧化物清除自由基.如: Cytf 和PC可奪取O2上的不配對電子,形成O2 。 Vc可提供H,使O2形成H2O2. 硒可防止-SH的過氧化,保持蛋白質(zhì)的活性; 鋅可代替O2接受電子，阻止自由基的產(chǎn)生，并可穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu); 胡蘿卜素可接受1O2的能量，使之猝滅。第二十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月酶促防護體系:SOD:超氧化物歧化酶: SOD 2 O2 + 2H+ O2+H2O2POD:過氧化物酶,利用H2O2作為電子受體使有機物脫氫氧化，在此

10、過程中H2O2被分解。 POD AH2+H2O2A+2H2OCAT:過氧化氫酶,直接分解H2O2. CAT H2O2 +H2O2O2+2H2O第二十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)人類對衰老的基因調(diào)控 認為生物體內(nèi)存在著衰老基因 ,該基因的啟動可啟動衰老，因此認為應(yīng)用基因工程可對衰老過程進行調(diào)控。 實例1.美國的薩托(Sato,1989 )已獲得抗衰老的轉(zhuǎn)基因番茄： 首先獲得ACC合成酶的反義 RNA，將之導(dǎo)入番茄，使乙烯生成量下降99.8%, 推遲了衰老與成熟。反義RNA:一種有調(diào)控作用的RNA ,指與mRNA互補的RNA分子，阻止其翻譯。第二十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作

11、于2022年6月第二節(jié) 器官的脫落一.概念：植物器官自然脫離母體的現(xiàn)象.正常脫落脅迫脫落生理脫落第二十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月正常脫落：衰老或成熟引起的脫落。如葉片和花朵的衰老脫落，果實和種子的成熟脫落；脅迫脫落：環(huán)境脅迫引起的脫落。（高溫、低溫、干旱、水澇、鹽漬和病蟲等）；生理脫落：植物本身生理活動不協(xié)調(diào)而引起的脫落，比如營養(yǎng)生長與生殖生長的競爭，源與庫不協(xié)調(diào)等，均能引起生理脫落。第二十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二.脫落機理1.離層與脫落:離層的出現(xiàn)是器官脫落的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。離區(qū):葉柄基部脫落時與植株脫離之處。離區(qū)細胞特點:體積小，排列緊密而整齊，有濃稠的原

12、生質(zhì)和較多的淀粉粒，核大而突出.第二十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Stem tissuesCell of abscission zone第二十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月決大多數(shù)植物在離層形成之后葉片才脫落，但也有例外。有些植物不產(chǎn)生離層，也脫落，如禾谷類植物葉片 或植物的花瓣。不產(chǎn)生離層葉片也不脫落，如煙草。所以離層的形成并不是脫落的唯一原因。第三十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.激素與脫落生長素含量學(xué)說: 認為IAA不足是脫落原因。生長素梯度學(xué)說:認為離層兩側(cè)的IAA濃度差控制脫落。遠軸端/近軸端比值高-不落;遠軸端/近軸端比值低-脫落；IAA

13、 促進脫落IAA 防止脫落離區(qū)激素平衡學(xué)說 認為兩類激素的平衡關(guān)系控制脫落。ETH 、ABA促進脫落; IAA、GA、CTK抑制脫落。 IAA/ABA的比值控制著離層是否能夠形成。第三十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.營養(yǎng)與脫落礦質(zhì)元素: 缺乏N、Zn、Ca等導(dǎo)致脫落。糖供應(yīng)不足更容易導(dǎo)致生殖器官脫落。第三十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.外界環(huán)境與脫落 光照：光照不足，器官容易脫落。因光照過弱，不僅使光合速率降低，形成的光合產(chǎn)物少，光直接影響碳水化合物的積累與運輸，所以光線不足，葉、花、果因營養(yǎng)缺乏而脫落。日照長度對衰老和脫落也有影響，短日照促進衰老和落葉而長

14、日照延遲衰老和落葉。第三十三張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水分： 過高或過低均可導(dǎo)致激素失衡而脫落。干旱:使樹木落葉，干旱促使衰老和脫落，是因為干旱引起內(nèi)源激素的變化，1AA氧化酶活性增加，可擴散的1AA減少；CTK下降；ETH增加；ABA大增。淹水條件也造成葉、花、果的大量脫落，其原因是淹水使土壤中氧分壓降低，并產(chǎn)生逆境乙烯。溫度： 高溫使消耗增大,低溫使酶活性下降.第三十四張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 O2 棉花外植體脫落與氧關(guān)系時，得到雙S曲線，當氧濃度增至10時，器官脫落率急劇增加，1020氧濃度時，脫落率曲線平穩(wěn)，2530氧濃度時，脫落率又劇增，氧濃度達到3

15、0以上，脫落率不再增加，高濃度氧增加脫落的原因可能是由于乙烯的生成。10203040506070809050100O2濃度%脫落%第三十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 植物的休眠休眠:在不良環(huán)境和季節(jié)來臨之前,植物整體或某些器官代謝緩慢，甚至完全停止生長的現(xiàn)象。一.休眠器官、類型和階段1.休眠器官： 種子休眠：一、二年生植物。芽休眠：多年生落葉樹以休眠芽過冬。變態(tài)地下器官休眠：而多種二年生或多年生草本植物則以休眠的根系等度過不良環(huán)境。 第三十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月塊根（紅薯）鱗莖（洋蔥）塊莖（馬鈴薯）球莖（荸薺）第三十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于20

16、22年6月2.休眠類型：（1）真正休眠(絕對休眠,生理休眠)：內(nèi)因性休眠。未完成時, 再適宜的生長條件也不萌發(fā)（種子、休眠芽、貯藏器官）。（2）強迫休眠(相對休眠)：外因性休眠。條件適宜時就萌發(fā)。第三十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.休眠的階段： 前休眠: 深休眠的準備階段。特點:代謝減弱，養(yǎng)分回流，臨時性器官脫落。誘導(dǎo)休眠當在此期采取措施。 深休眠: 完全進入休眠狀態(tài)，代謝活動降至最低，對環(huán)境變化極不敏感,抗逆性最強，此時采取打破休眠的措施基本無效。 后休眠: 是休眠期向生長期的過渡。北方多數(shù)越冬植物此期屬于強迫休眠。打破休眠可在此期采取措施。第三十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)

17、作于2022年6月二.誘導(dǎo)與解除休眠的氣象因子(一)光照的影響 光照長度和光質(zhì)均影響休眠.1.光照長度與休眠 光照長度對休眠的影響: 冬眠植物：短日照誘導(dǎo)休眠,長日照解除休眠。夏眠植物: 長日照誘導(dǎo)休眠, 短日照解除休眠。如：水仙、仙客來、百合、郁金香第四十張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水仙仙客來百合郁金香第四十一張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 橡膠草在干旱的夏季休眠第四十二張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.光質(zhì)對休眠的影響: 暗間斷處理，紅光抑制休眠，遠紅光促進休眠。說明光敏素參與休眠過程的控制。3.光照感受部位:葉片,頂端分生組織。第四十三張，PPT共五

18、十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.光照影響休眠的機理：與內(nèi)源激素合成有關(guān)。冬眠植物:短日照ABA合成GA/ABA 休眠 長日照GA合成 GA/ABA 解除休眠夏休眠的機理不詳?shù)谒氖膹?，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(二)溫度與休眠 1.休眠期的低溫需要量:植物在冬眠期對低溫有質(zhì)和量的要求。 質(zhì):07.2 為有效低溫。 量:完成冬眠所需要的最低低溫時數(shù)。 北方植物南方植物不能滿足植物休眠的低溫需要量，延長休眠。在07.2 范圍內(nèi),較低溫度可以減少低溫時數(shù)。第四十五張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.休眠期的高溫延長在低溫需要量沒有滿足的情況下，如果出現(xiàn)20 以上高溫，不但不能打

19、破休眠，反而會使休眠期延長，高溫出現(xiàn)次數(shù)越多，休眠期就越長。3.被迫休眠的解除與溫度的關(guān)系 在滿足低溫需要量后，提高溫度可解除休眠。第四十六張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十七張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)環(huán)境因子與休眠 一個環(huán)境因子對休眠的影響, 往往需要以另一條件為保障。 如短日照是休眠的主導(dǎo)因子,但只有在2127 下，短日照的效應(yīng)才明顯。1521下，作用就不明顯。 水分及N肥缺乏也可引發(fā)休眠。 水肥充足時，首先是溫度制約，在一定溫度范圍內(nèi)光照控制休眠。第四十八張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 休眠的生理生化變化(自學(xué)) 形態(tài)結(jié)構(gòu)上：生長停止，芽鱗形成，但花芽繼續(xù)分化。生理生化上：1 .呼吸：整個休眠期，呼吸速率是倒置的單峰曲線。認為芽鱗形成限制了芽對氧氣的利用是休眠的原因之一；缺氧達到一定程度時，無氧呼吸的產(chǎn)物乙醇、乙醛等又能打破休眠。即: 缺氧程度低，促進休眠； 嚴重缺氧,利于解除休眠。第四十九張，PPT共五十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 貯藏物質(zhì)的變化糖類:總糖和淀粉互相消長：初期總糖降低，淀粉增加，之后相反。脂類:逐漸增加，至深休眠時達到最