植物的成熟和衰老生理

植物的成熟和衰老生理第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月§1種子成熟時(shí)的生理生化變化種子的成熟過程，就是胚從小到大，以及營養(yǎng)物質(zhì)在種子中的積累和變化過程。種子成熟時(shí)的物質(zhì)變化和萌發(fā)時(shí)基本相反：物質(zhì)以可溶性小分子化合物運(yùn)到種子中，部分用于生命活動和形態(tài)建成，大部分轉(zhuǎn)化為大分子的不可溶物質(zhì)如淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪貯存起來。第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一主要有機(jī)物的變化碳水化合物：蔗糖、葡萄糖、果糖淀粉、纖維素、半纖維素等N：非蛋白質(zhì)N（AA）蛋白質(zhì)N油料作物種子的碳水化合物脂肪先形成游離脂肪酸，再合成復(fù)雜油脂先形成飽和脂肪酸，再轉(zhuǎn)變成不飽和脂肪酸蛋白含量高的種子：先積累以蔗糖為主的糖分，然后糖分轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)和淀粉，以后淀粉積累減少，而蛋白質(zhì)仍保持高含量。第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二其它生理變化呼吸作用在種子有機(jī)物積累時(shí)，因物質(zhì)合成需能量，故呼吸作用旺盛；在種子接近成熟時(shí)，呼吸作用逐漸降低。內(nèi)源激素在籽粒形成過程中，先是CTK出現(xiàn)一個(gè)高峰，可能調(diào)節(jié)建成籽粒的細(xì)胞分裂過程。然后是GB和IAA，可調(diào)節(jié)有機(jī)物向籽粒的運(yùn)輸和積累，最后是ABA，與種子的休眠有關(guān)。含水量隨著成熟，含水量逐漸減少，并由游離態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭`態(tài)。第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三外界條件對種子成熟和化學(xué)成份的影響干旱干旱降低產(chǎn)量，但增加蛋白質(zhì)的相對含量。

杭州濟(jì)南北京黑龍江水稻蛋白質(zhì)含量（%）11.712.916.119.0溫度油料作物種子，成熟期的低溫和適當(dāng)晝夜溫差利于油脂的積累。同時(shí)，低溫利于油脂中不飽和脂肪酸的形成鹽漬：同干旱效果相似礦質(zhì)元素N：促進(jìn)蛋白質(zhì)形成；P：促進(jìn)脂肪形成；K：促進(jìn)淀粉積累，也促進(jìn)脂肪形成。第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月§2果實(shí)成熟時(shí)的生理生化變化一果實(shí)的生長單S曲線：如蘋果、番茄、菠蘿等肉質(zhì)果實(shí)。雙S曲線：一些核果如桃、杏及一些非核果如葡萄等。珠心與珠被停止生長，幼胚生長強(qiáng)烈，同時(shí)果核變硬。第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于單性結(jié)實(shí)天然單性結(jié)實(shí)：如無籽香蕉、柑桔、葡萄等誘導(dǎo)單性結(jié)實(shí)IAA：番茄、茄子、辣椒GB：葡萄IAA＋GB：杏、無花果第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二呼吸躍變r(jià)espiratoryclimacteric當(dāng)果實(shí)成熟到一定程度時(shí)，呼吸速率先是下降，隨后突然升高，最后又下降，此時(shí)果實(shí)進(jìn)入完全成熟狀態(tài)，這個(gè)出現(xiàn)的呼吸高峰，稱為呼吸躍變，或稱為呼吸峰（respirationpeak）有的果實(shí)有呼吸峰：蘋果、桃、香蕉、芒果等。有的果實(shí)沒有：橙、葡萄、草莓、檸檬等。有的果實(shí)之所以有呼吸峰，是因?yàn)楹袕?fù)雜的有機(jī)物，它們迅速分解代謝利用的原因。呼吸峰的出現(xiàn)，與乙烯的產(chǎn)生有關(guān)——乙烯增大膜透性。第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三肉質(zhì)果實(shí)成熟時(shí)的生理生化變化主要有機(jī)物的變化果實(shí)變甜：淀粉可溶性糖酸味消失：有機(jī)酸被氧化、或轉(zhuǎn)變?yōu)樘?、或被中和。澀味消失：丹寧被氧化，或被凝結(jié)為不溶于水的物質(zhì)。香味產(chǎn)生：成熟時(shí)產(chǎn)生一些有香味的物質(zhì)，主要是酯類和特殊醛。如香蕉是乙酸戊酯，桔子是檸檬醛。果實(shí)變軟：細(xì)胞壁胞間層的原果膠轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄怨z，使果肉細(xì)胞分離。色澤變艷：chl消失，胡蘿卜素顏色顯露，同時(shí)花色素形成。第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月果實(shí)成熟時(shí)RNA、蛋白質(zhì)和激素水平的變化果實(shí)成熟時(shí)RNA、蛋白質(zhì)水平增加。激素發(fā)生規(guī)律性變化：在開花和幼果生長期，IAA、CTK、GB含量含量升高；ABA含量在授粉后也逐漸增加，有利于抗逆和促進(jìn)物質(zhì)運(yùn)輸；在成熟時(shí)，Eth含量升高。分裂伸長成熟衰老相對濃度CTKABAIAAGBEth蘋果果實(shí)生長期濃度變化第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月§3種子和延存器官的休眠一種子休眠的原因和破除種皮限制種子未完成后熟胚未完全發(fā)育或成熟抑制物質(zhì)的存在第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1種皮限制種皮不透水：苜蓿、紫云英種皮不透氣：椴樹種子種皮太硬：莧菜種子處理方式：物理：機(jī)械方法擦破種皮化學(xué)：98%H2SO4處理皂莢種子1小時(shí)，清水洗凈后40℃溫水泡86小時(shí)。第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2種子未完成后熟后熟(after-ripening):有些種子的胚已發(fā)育完全，但仍不能萌發(fā)，它們一定要經(jīng)過一定時(shí)間的休眠，在胚內(nèi)部發(fā)生某些生理生化變化。這些種子在休眠期內(nèi)發(fā)生的生理、生化過程稱為后熟。如蘋果、桃、梨、櫻桃等薔薇科植物和松柏類種子。處理方式：層積處理（stratification）將需要后熟的種子，在低溫下（1～10℃）分層放在濕砂中處理一定時(shí)間（1～3個(gè)月），然后可在溫暖環(huán)境中迅速萌發(fā)。第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3胚未完全發(fā)育和成熟一些蘭科、列當(dāng)科及毛茛科植物的種子的胚在種子脫離母體時(shí)尚未完全成熟，要經(jīng)過幾周到幾月的休眠期，在形態(tài)解剖上發(fā)生進(jìn)一步的變化，胚才達(dá)到成熟而萌發(fā)。處理方式：低溫處理第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月4抑制物質(zhì)的存在在果實(shí)（如梨、蘋果、蕃茄、甜瓜的果肉）、種子（如蒼耳、甘藍(lán)的種皮、蔦尾的胚乳、菜豆的子葉）中含有抑制萌發(fā)的物質(zhì)。處理方式：用水沖凈種子，沖去抑制物質(zhì)或低溫層積。第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二休眠與植物激素 休眠與植物激素的關(guān)系密切。脫落酸能促進(jìn)多種多年生木本植物和種子休眠。休眠與脫落酸和赤霉素的比例調(diào)節(jié)，長日照下產(chǎn)生赤霉素抑制休眠，短日照下促進(jìn)脫落酸產(chǎn)生而促進(jìn)休眠。第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三延存器官休眠的打破與延長如馬鈴薯、百合、紅薯等延存器官有休眠現(xiàn)象，有時(shí)需要打破休眠，有時(shí)候卻要延長休眠。如馬鈴薯塊莖可用0.5～1mg/L的GB浸泡10min后催芽。用0.4%的萘乙酸甲酯粉劑處理延長休眠。第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月§4植物的衰老生理衰老Senescence:指一個(gè)細(xì)胞、器官或整個(gè)植株生理功能逐漸衰退，最后自然死亡的過程。衰老受遺傳控制，也受環(huán)境因素的誘導(dǎo)。第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一衰老時(shí)的生理生化變化蛋白質(zhì)含量下降核酸含量降低，但有些衰老基因表達(dá)增強(qiáng)。光合速率下降呼吸速率下降第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二影響衰老的外界條件光：長日照延緩植物衰老，紅光抑制衰老效果好，遠(yuǎn)紅光不好，可見？？？？參與衰老。溫度：高溫低溫都促進(jìn)衰老。水：干旱促進(jìn)蛋白質(zhì)分解，葉綠體結(jié)構(gòu)破壞，促進(jìn)衰老。營養(yǎng)：營養(yǎng)不良促進(jìn)衰老。細(xì)胞分裂素等激素能夠延緩衰老。第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三衰老的原因營養(yǎng)競爭理論Molish認(rèn)為：生殖器官的生長從營養(yǎng)器官奪取養(yǎng)分，引起營養(yǎng)器官營養(yǎng)虧缺，引起衰老。植物激素控制理論營養(yǎng)生長時(shí)，根系合成的CTK運(yùn)往葉片，促進(jìn)葉的生長；而生殖生長時(shí)，根系中CTK合成減少，葉片得不到足夠的CTK供應(yīng)，而花、果實(shí)中CTK含量較多，成為生長中心，使葉片營養(yǎng)運(yùn)往果實(shí)。自由基損傷理論衰老時(shí)自由基生成增多，而清除能力降低，導(dǎo)致衰老。第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月§5程序性細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡分兩種：

細(xì)胞壞死：細(xì)胞受強(qiáng)烈刺激，導(dǎo)致細(xì)胞膜破裂而非正常死亡。

程序性細(xì)胞死亡：細(xì)胞自主的、生理性的死亡，其國產(chǎn)是有基因控制，在基因編碼中程序性控制的。第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一、程序性細(xì)胞死亡發(fā)生的種類發(fā)育中必不可少的過程。外界環(huán)境刺激導(dǎo)致。二、程序性細(xì)胞死亡的特征DNA斷裂染色體固縮液泡形成形成凋亡小體第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月§6植物器官的脫落脫落（abscission）:指植物細(xì)胞組織或器官與植物體分離的過程。是植物自我調(diào)節(jié)以適應(yīng)環(huán)境的過程。第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一、影響脫落的因素環(huán)境因子對脫落的影響。溫度、水、光、礦物質(zhì)、有機(jī)物激素影響器官脫落：IAA、ABA、Eth二、脫落時(shí)細(xì)胞和生理生化的變化離層（abscissionlayer）形成果膠酶pectinase纖維素酶cellulase第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三、脫落與植物激素 生長素：脫落時(shí)生長素含量降低。

Addicott（1995）提出生長素梯度學(xué)說解釋脫落。脫落酸：脫落前逐漸增加，促進(jìn)分解酶類分泌。乙烯：促進(jìn)纖維素酶和果膠酶分泌，抑制生長素合成或使之鈍化而促進(jìn)脫落。赤霉素和細(xì)胞分裂素：抑制脫落。脫落過程是許多激素綜合作用的結(jié)果。