植物生理-生长生理.ppt

第六章 植物的生长生理 一 种子萌发(Seed germination) 2 种子寿命(seed longevity): 　　在自然条件下种子从完全成熟到完全丧失生活力所经力的时间。 ◆ 影响种子寿命的因素： ◆ 利用原生质的着色能力 活的原生质、细胞具有选择透过性膜，其胚不易吸收染料。死亡种子的胚则易吸附染料而被着色。 4 种子活力、老化与劣变(自学) ◆ 种子活力(seed vigor): 　　　指种子健壮度，包括迅速、整齐萌发的发芽潜力、幼苗生长势、生产潜力。 ◆ 老化(Seed aging): 种子的自然衰老。 ◆ 劣变(Seed deterioration): 种子生活力逐渐降低，生理机能恶化，包括化学成分的质变及细胞结构的破坏，表现为活力下降。 1 水分：充足的水分 ◆ 吸水量： 　◇ 与所含有机物的相对量有关， 　◇ 与有机物种类有关。 蛋白质种子吸水比淀粉种子吸水多。淀粉种子最低需水量较低，蛋白质种子的需水量较高。 2 氧气：充足的O2供应。 　　保证有氧呼吸进行，进行旺盛的物质代谢。 ◆ 低于5%的氧气中大多数种子不能萌发。一般种子正常萌发需10%以上的含氧量。 ◆ 需氧程度：不同作物种子萌发时需氧量不同。 ◇ 含油较多的种子萌发需氧较多，而淀粉种子萌发需氧量相对较少。 　◇ 不同作物种子萌发时对氧的需求量不同。如水稻萌发时对缺氧的忍耐能力较强。 3 温度：适当的温度 ◆温度可通过调节酶的活性调节种子萌发过程中的一系列生理生化过程。 ◆种子萌发所需温度的三基点。 　　不同作物种子萌发的温度三基点不同。 ◆种子萌发时所需温度与植物原产地有关。 　　一般原产北方冬小麦在种子萌发时所需温度较低，原产南方的水稻则所需温度较高。 ◆ 变温处理 (低温下18小时，高温下8小时，变幅大于10℃)有利于种子萌发，可提高幼苗的抗寒力。 4 光 ◆ 光并不是所有种子萌发所必需的外界条件。 ◆ 种子萌发时对光的需求将种子可分为： ◆ 光质对种子萌发的影响。 红光(660nm)促进萌发，而红光的这种促进效应可为随后的远红光所抵消。需光敏色素的参与。 ◆　一种进化适应和保护作用，具生物学意义。 1 种子吸水的三个阶段： ◆ 吸水停滞期(lag period) ◇ 吸水停止。基质已被水合(?m近于零)而液泡和大量新的原生质还未形成，缺少吸水动力。 ◇ 代谢活跃进行，细胞分裂加速。 2 萌发时呼吸作用的变化 ◆ 呼吸迅速升高，RQ约大于1. 由吸水活化的呼吸酶、线粒体系统的柠檬酸循环及电子传递链完成。主要呼吸底物为糖。 ◆ 呼吸停滞期，处于相应的吸水停滞期。 ◇种子存在的呼吸酶及线粒体系统已经活化，而新的呼吸酶和线粒体还没有大量产生。 　 　◇种皮还没有被突破，O2供应受限制。RQ可升高到3.0，产生的CO2大大超过所消耗的O2量。表明此时发生了无氧呼吸。 ◆ 胚根突破种皮后呼吸作用的迅速增加。 　◇ 吸水增加， 　◇ 氧的供应增加， 　◇ 产生大量细胞，呼吸酶和线粒体系统形成， 　◇ 此时RQ下降到1左右，表明以碳水化合物为呼吸底物的有氧呼吸占优势。 ◆ 随着贮存物质耗尽，光合能力有限(在暗中萌发），呼吸作用有可能下降。 RQ由大变小，由无氧呼吸到有氧呼吸。 3 核酸变化 ◆成熟种子的干胚中已存在着在萌发过程中作模板的mRNA，用来合成萌发初期所需蛋白质。这类mRNA为长命RNA，它与细胞质中的蛋白质结合成信息体而保存在干燥的种子中。 ◆ 在种子萌发过程有新的mRNA的合成。 棉粒在吸水6小时内，蛋白质合成不受3’-脱氧腺苷所抑制。小麦胚吸水6小时后DNA聚合酶活性增加。 4 酶的活化与合成 种子萌发时酶的来源： ◆ 已经存在的酶活化。 　 种子内许多酶(包括呼吸系统的酶、蛋白质合成系统中的酶、一些水解酶)的活性在吸水后即可恢复。?-淀粉酶可能通过二硫键与其它蛋白质结合而呈钝化态。 ◆ 种子吸水后重新合成种子萌发所需的大多数酶。如?-淀粉酶。 合成酶所需的mRNA可能是长命mRNA,也可能是重新合成的。 5 种子贮藏有机物的转变(自学) ◆ 淀粉的转变 ◇ 淀粉的酶促水解 酶: α-淀粉酶,β-淀粉酶, 脱支酶,麦芽糖酶, 异麦芽糖酶 ▽ α-淀粉酶: 内切酶, 水解α-1,4 糖苷键, 最终得麦芽糖和α-极限糊精,少量葡萄糖. 耐高温(70度, 15min)不耐酸. α -淀粉酶只在种子萌发时由GA诱导才被诱导合成,只存在于发芽的种子(谷类)中. ▽β-淀粉酶: 外切酶(从淀粉的非还原性开始),水解α-1,4 糖苷键, 最终得β-麦芽糖和β-极