Chapter Eight Plant Physiology of Growth ? 8.1植物生长、发育和分化的概念 ? 8.1.1生长周期:任何生物体,总是有序地经历发生、 发展和死亡等过程,称为生命周期(life cycle). 减数分裂 有丝分裂 孢子体阶段 配子体阶段 ? 8.1.2 植物生长(growth):在生命周期中,生物的 细胞、组织和器官数目、体积或干重的不可逆增 加过程。它通过原生质的增加、细胞分裂和细胞 体积的扩大来实现。营养器官(根、茎、叶)的生长 称为营养生长(vegetable growth);繁殖器官的生长 称为生殖生长(reproductive growth)。 ? 8.1.3植物分化(differentiation):从一种同质的细 胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异 质细胞类型的过程。如:受精卵分裂转化为胚。 ? 8.1.4植物发育(development):在生命周期中,生 物的组织、器官或整体在形态结构和功能上的有 序变化过程。如:叶原基的分化到成熟叶片的过 程。 8.2 细胞的生长和分化 植物的生长是以细胞的生长为基础 — 通过细胞分裂增加细胞数目,通过细胞伸 长增加细胞的体积,通过细胞分化形成不 同的组织和器官。 细胞的生长和分化分三个时期: 细胞分裂期、细胞伸长期、细胞分化期 8.2.1细胞分裂期 形态特点:细胞体积小,排列紧密,质浓 厚,无液泡,DNA大量增加。 影响细胞分裂的因素: 1、温度:低,分裂周期延长:高,缩短。 材料 豌豆 温度(℃) 15 30 分裂周期(h) 25.5 14.39 2、植物激素:GA解除DNA抑制状态和促 进DNA合成,CTK促进蛋白质合成及调 节细胞质分裂,IAA促进rRNA的合成。 3、维生素:特别是B组维生 素,缺乏时,细胞不能分裂。 4、氧气:缺氧,影响能 量供应 另外多胺也能促进细胞分裂。 6、植物激素的变化 ABA等抑制剂下降,IAA、GA、CTK 含量上升。 8.2.2细胞伸长期 (1)细胞体积显著增加 (2)细胞壁物质合成 (3)DNA、RNA、蛋白质含量增加。 (4)能量供应 如:豌豆根尖呼吸速率 加快2~6倍,蚕豆转化酶增加25倍。 呼吸作用的加强和蛋白质的积累是细胞 生长的基础。 8.2.3 细胞的分化 ? 细胞分化(cell differentiation):指分生组 织细胞转变为形态结构和生理功能不同的 细胞群的过程。分生组织细胞分化成不同 的组织,是植物基因在时间和空间顺序表 达的结果。 ? 8.2.3.1细胞分化的理论基础—细胞全能性 8.2.3.2 极性是分化的第一步 ? 极性的存在使形态学上端分化出芽,下端 分化出根。(如木贼孢子发芽、柳条吊挂试 验)。 ? 极性产生的原因:一是细胞不均等分裂, 如根毛的发生、气孔母细胞形成等;二是 IAA在茎中的极性传导,如蒲公英切段试验。 8.2.3.3影响细胞分化的因素 1、糖浓度 低糖浓度(< 2.5%),有利于木质部 形成;高糖浓度(> 3.5%),有利于韧皮 部形成;中糖浓度(2.5%~3.5%),木质部、 韧皮部都形成,且中间有形成层。 2、植物激素 CTK/IAA比值:高,芽;低,根;中等, 不分化。 乙烯也能促进根的形成,高浓度的GA 则抑制根的形成。 IAA/GA比值高—木质部;低—韧皮部。 3、光照 8.3植物的组织培养(plant tissue culture) ? 8.3.1概念:在无菌条件下,分离并在培养 基中培养离体植物组织(器官、组织或细胞) 的技术。组织培养的理论依据是植物细胞 具有全能性。所谓细胞全能性(totiptency), 是指植物体的每个细胞携带着一套完整的 基因组,并具有发育成完整植株的潜在能 力。 8.3.2组织培养的优 点:可以研究被培 养部分这部分称为 外植体,在不受植 物体其他部分干扰 下的生长和分化的 规律,并且可以用 各种培养条件影响 它们的生长和分化, 以解决理论上和生 产上的问题。