2020-2021学年生物竞赛课件：7-植物的生殖生理.ppt

1、03植物的生殖生理植物的生殖生理营养生长生殖生长衰老死亡花芽的分化是植物从营养生长转入生殖生长的重要标志内因外界条件由基因型决定低温光周期植物的生长发育过程就是基因在一定时间、空间上顺序表达的过程。 幼年期幼年期与花熟状态幼年期与花熟状态u1、幼年期：植物的早期营养生长阶段，即使给予合适的成花条件，仍不能进行花芽分化的个体发育时期。植物在达到花熟状态之前的营养阶段，称为幼年期。 u2、花熟状态：植物在感受外界刺激而开花之前必须达到的生理状态称为花熟状态。幼年期花熟状态植物开花低温或光周期营养生长感受决定表达开花光周期诱导激素？信号l成花诱导（成花决定）：进行着营养生长的植物感受到外界环境信号及

2、自身产生的开花信号，向生殖生长转变。l花原基形成：茎端分生组织转变为花分生组织。l花器官形成：从花原基上顺序形成花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊以及胚珠等花器官。花的早期发育：花的早期发育：二、幼年期的生理特征二、幼年期的生理特征 生长快，呼吸强，核酸代谢和蛋白质合成快组织成熟，代谢和生理活动较慢，光合速率和呼吸速率下降成年期 幼年期三、不同植物幼年期的长短不同三、不同植物幼年期的长短不同u草本植物幼年期较短, 牵牛、油菜23天;u木本植物幼年期几年，桃三杏四梨五年。 第二节第二节 成花诱导成花诱导一、春化作用一、春化作用 1、概念： 春化作用：低温诱导植物开花的过程。1918年，加斯纳用不同温度(12

3、4)处理冬黑麦，结果:12处理的能开花。1928年，李森科将吸水萌动的冬小麦经低温处理后春播，当年可以开花结实。将这种处理方法称为春化作用。 第二节第二节 成花诱导成花诱导一、春化作用一、春化作用3、需要春化的植物u大多数二年生植物：芹菜、胡萝卜、白菜、天仙子等u一些冬性一年生植物：冬小麦、冬黑麦等u有些多年生植物：牧草（二）春化作用的条件（二）春化作用的条件1、低温和时间、低温和时间有效温度：010 最有效的春化温度：17春化时间：数天到二三十天u脱春化作用：在春化过程结束之前，如遇高温（2540），低温效果会削弱甚至消除，这种现象称为脱春化作用或去春化作用脱春化作用或去春化作用。重返低温，

4、可再度春化。但春化一旦完成则不能脱春化作用。（三）春化作用的时期、部位和刺激传导（三）春化作用的时期、部位和刺激传导u1、时期：一般在种子萌发和苗期进行：如小麦等，有些植物只能在苗期进行：如胡萝卜等2、感受部位：茎尖端的生长点栽培于温室中的芹菜温室茎尖生长点低温处理 栽培在低温条件下芹菜茎尖生长点25处理 低温3.春化效应的传递春化效应的传递刺激传导刺激传导春化刺激可以稳定保持并能在植株间进行传递，有春化信息传递。春化素。春化素。未低温春化低温春化未低温春化接穗低温春化砧木（四）春化过程中的生理生化变化（四）春化过程中的生理生化变化低温诱导春化过程前期是糖类和能量代谢旺盛，中期是核酸代谢的关键

5、期，中后期是蛋白质起主导作用。说明春化作用是多种代谢方式顺序作用的结果，并可能由多种基因调控。近年来分子机理研究表明，低温可以改变基因表达，导致基因去甲基化而开花。（四）春化过程中的生理生化变化（四）春化过程中的生理生化变化赤霉素可代替低温促进某些植物开花。如天仙子、白菜、胡萝卜等结论：GA以某种方式代替低温的作用，但 ?GA处理：茎先伸长，后花芽形成春化处理：花芽的形成与茎的伸长几乎同时出现低温和外施赤霉素对胡萝卜开花的效应左：对照； 中：未冷处理，每天施用10gGA； 右：冷处理8周。（五）春化作用在农业生产上的应用（五）春化作用在农业生产上的应用1、人工春化处理概念：使萌动种子通过春化的

6、低温处理，称为春化处理。 u春季补苗，冬小麦春播:u闷麦法：萌动的冬小麦种子闷在罐中，05下4050d；u七九小麦：冬至将种子浸在井水中，次晨取出阴干，每九日处理1次，共7次。u加速育种进程:育种中利用春化处理，可在一年中培育34代冬性作物。2、调种引种:在南北方地区之间引种时，了解对低温的要求。 3、控制花期u低温处理还可使秋播的一、二年生草本花卉改为春播，当年开花，如石竹等。u利用脱春化的作用能延迟某些植物开花，实现增产、增质，如洋葱、当归。二、 光周期现象菊花在自然条件下秋季开花同一植物品种在同一地区种植时，尽管在不同时间播种，但开花期都差不多；同一品种在不同纬度地区种植时，开花期表现有

7、规律的变化。油菜花在自然条件下春季开花（一）光周期、光周期现象的概念及其发现（一）光周期、光周期现象的概念及其发现 光周期:自然界一天之中白天和黑夜的相对长度。2.光周期现象:植物对白天和黑夜相对长度的反应1920年，美国科学家加纳尔和阿拉尔德研究影响美洲烟草开花的因素:美洲烟草 株高35米 不开花株高不足1米 开花夏季大田生长缩短日照长度 冬季温室生长开花延长日照长度 不开花结论:光周期是控制植物开花的主要环境因子。（二）光周期反应类型（二）光周期反应类型u1.长日植物（long-day plant，LDP） 指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数，才能成花的植物。延长光照，加速开花；缩

8、短光照，延迟或不能开花。u例：小麦、黑麦、燕麦、油菜、菠菜、萝卜、白菜、甘蓝、芹菜、甜菜、胡萝卜、天仙子等。 （二）光周期反应类型（二）光周期反应类型u2.短日植物（short-day plant，SDP）：在24h昼夜周期中，日照长度必须短于一定时数（临界日长）才能成花的植物。适当缩短光照可以提早开花；延长光照，延迟或不能开花。u例：水稻、玉米、大豆、高粱、棉花、甘蔗、大麻、黄麻、苍耳、烟草、菊花、日本牵牛、秋海棠等。（二）光周期反应类型（二）光周期反应类型u3.日中性植物（day-neutral plant，DNP）：在任何长度的日照下均能开花。u例：月季、黄瓜、茄子、番茄、辣椒、菜豆等。

9、u4.长-短日植物：要求先长日后短日的双重日照条件才能开花的植物。例如大叶落地生根等。u5.短-长日植物（SLDP）: 要求先短日后长日的双重日照条件才能开花的植物。例如风铃草等。u6.中日性植物:只有在某一定中等长度的日照条件下才能开花，而在较长或较短日照下均保持营养生长状态的植物。例如某些甘蔗的成花要求每天有11.512.5h日照。（三）临界日长u临界日长：是指昼夜周期中诱导短日植物开花所必需的最长日照或诱导长日植物开花所必需的最短日照。 u长日植物：指在日照长度长于临界日长才能正常开花的植物；u短日植物：指在日照长度短于临界日长才能正常开花的植物。 不同植物开花所需的临界日长不同植物名称

10、 临界日长/h 植物名称 临界日长/h SDPLDP菊花 15天仙子 11.5苍耳 15.5小麦 12大豆 燕麦 9Mandarin(早熟种) 17拟南芥 13 Peking (中熟种)15 Biloxi(晚熟种) 1314uLDP的临界日长不一定长于SDP；SDP的临界日长不一定短于LDP。 u关键：超过还是短于其临界日长u临界暗期：指昼夜周期中LDP能够开花的最长暗期长度或SDP开花所需的最短暗期长度，SDP是长夜植物，LDP是短夜植物。SDP的习性LDP的习性光的状况营养生长开花光 暗闪光临界暗期开花营养生长营养生长开花营养生长开花开花开花营养生长营养生长间断白昼用不同波长的光来间断暗期

11、的试验：用不同波长的光来间断暗期的试验：表明：无论是抑制短日植物开花，还是诱导长日植物开花，都是红光最有效。但这种效果，可以被远红光所抵消。说明成花诱导需要光敏色素的参与。 （四）纬度与SDP、LDP的关系：u在低纬度地区，没有长日照，只有SDP。u在中等纬度地区， SDP和LDP都有。u在高纬度地区，由于短日照时气温已低，所以只能生存LDP。（五）光周期刺激的感受和传导（五）光周期刺激的感受和传导1、感受光周期的部位 叶片 菊花2、开花刺激物的传导、开花刺激物的传导嫁接嫁接SDP紫苏嫁接实验用蒸汽或麻醉剂处理叶柄或茎，可以阻止开花刺激物的运输。证明：运输途径是韧皮部。证明：植株间确有开花刺激

12、物通过嫁接的愈合而传递（六）光周期的诱导（六）光周期的诱导u光周期诱导植物只需要一定时间适宜的光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍然可以长期保持刺激的效果。 苍耳光周期诱导实验u不同植物所需的光周期诱导的数目不同 全国各地大豆在北京种植时的开花情况 原产地及 南京32o 北京40o 佳木斯47o 约略纬度 品种名称 金大532 本地大豆 满仓金原产地播种期 5月下旬 4月30日 5月17日原产地开花期 8月23日 7月中旬 7月5日北京播种期 4月30日 4月30日 4月30日北京开花期 9月1日 7月19日 6月5日 90/124 80/80 55/36原产地/北京至开花天数 大豆为

13、SDP，南方大豆在北京种植时，生育期延长，开花太晚，天气变冷，造成结实不多，产量不高。东北大豆在北京种植时，生育期大大缩短，产量也不高。( (八）光周期理论在生产中应用八）光周期理论在生产中应用植物类别引进方向开花期生育期对禾谷类植物而言，生产上应选用的品种长日植物南种北移提早缩短晚熟品种北种南移延迟延长早熟品种短日植物南种北移延迟延长早熟品种北种南移提早缩短晚熟品种长日植物和短日植物引种指导2、控制花期、控制花期u菊花(SDP)，秋季10月开花；遮光处理，提前至5.1节开花；延长光照或夜间闪光，推迟至春节开花。u山茶、杜鹃(LDP)：延长光照或夜间闪光，提前开花。3、调节营养生长和生殖生长、

14、调节营养生长和生殖生长u考虑引种作物的经济器官：麻(SDP)、烟草(SDP)：南种北移，生育期延长，提高产量。第三节第三节 花原基和花器官的形成花原基和花器官的形成一、花器官原基的形成 ABC模型中的A、B、C分别指的是控制不同花器官发育的三大类基因， A类基因决定了花萼的特征； A类+B类基因共同作用决定了花瓣特征； B类+C类基因共同作用决定了雄蕊特征； C类基因单独作用决定了雌蕊心皮的特征，同时也终止花器官在第四轮形成之后继续分化(A)。 心皮4野生型AP3和PI突变体缺乏B类活性AP2突变体缺乏A类活性AG突变体缺乏C类活性CABC模型萼片 花瓣 雄蕊12341234123心皮雄蕊心皮

15、 雄蕊萼片 萼片心皮心皮4123萼片萼片花瓣花瓣ABCABCABCAB二、影响花器官形成的条件二、影响花器官形成的条件（一）气象条件1、光 时间长，强度大，有利花的形成。雄蕊发育对光强较为敏感。2、温度 在一定范围内，随温度升高而花芽分化加快。低温破坏花粉母细胞的发育，影响花器官的形成。 二、影响花器官形成的条件二、影响花器官形成的条件（二）栽培条件1、水：u雌、雄蕊分化期和花粉母细胞及胚囊母细胞减数分裂期，对水分特别敏感。水分不足，会使幼穗形成延迟，并引起颍花退化。2、肥料：u氮肥过少，不能形成花芽；氮肥过多，花芽分化受阻。u增施磷肥，可增加花数；缺磷则抑制花芽分化。u因此，适量的氮肥，配合

16、施用磷、钾肥，补充锰、钼等微量元素，利于花芽分化。 （三）生理条件 1、有机营养u体内营养不足，花发育不良，数目少。2、化学药剂或植物生长调节剂u农业生产上利用化学药剂或植物生长调节剂使花粉发育不正常，作为母本，进行杂交而获得杂交种子，提高产量。u例如，水稻的“化学杀雄2号”可诱导花粉不育。与父本杂交生产种子，具有杂种优势。 第四节 受精生理（一）花粉的生活力u不同植物花粉的生活力存在很大的差异。（二）花粉的贮存条件 降低呼吸作用1、湿度 较干燥的环境（相对湿度为30%40%）。2、温度 贮存最适温度：15。3、空气中CO2和O2含量增加空气中CO2的百分数，减少氧分压，可延长花粉的寿命。4、

17、光线 以遮阴或黑暗处贮存较好。二、柱头的生活能力u柱头生活力持续时间的长短因植物种类而异。u水稻一般能持续6-7d，以开花当天活力最强，以后逐渐下降。水稻柱头生活力随开花后时间的变化(品种：珍汕97A) (王忠，1990)三、花粉的萌发和花粉管的伸长（一）花粉在柱头上萌发u1、干性柱头：柱头不产生分泌物，通常有一层亲水蛋白质薄膜，如十字花科的柱头。u2、湿性柱头：柱头能分泌脂肪富集的分泌物，如茄科和蔷薇科的柱头。三、花粉的萌发和花粉管的伸长（二）花粉管在花柱中生长u花粉萌发时，酶活性增强，呼吸速率增加，蛋白质合成加快。u花粉落在柱头上，受到柱头分泌物的刺激，开始吸水萌发。花粉中含有淀粉和脂肪，

18、水势较低，从柱头吸水，花粉内壁通过萌发孔向外突出形成花粉管。u群体效应：即单位面积内，花粉的数量越多，花粉的萌发和花粉管生长越好。（三）花粉管到达胚珠进入胚囊（三）花粉管到达胚珠进入胚囊胚珠分泌向化性物质主要是钙和糖，当花粉管到达珠孔之前珠孔的钙含量高，而花粉管通过珠孔后，钙的含量迅速减少。表明珠孔中丰富的钙与花粉管长入胚囊有关。（三）花粉管到达胚珠进入胚囊（三）花粉管到达胚珠进入胚囊花粉怎样进入胚囊？花粉管是从一个助细胞进入胚囊的。助细胞的钙离子浓度很高，形成以助细胞为中心的钙离子浓度梯度。花粉管进入助细胞后，顶端形成一个小孔，把内容物释放完成双受精。五、受精前后雌蕊的代谢变化五、受精前后雌蕊的代谢变化1、呼吸速率增加 增加0.5-1倍2、生长素含量大大增加（1）花粉的IAA扩散到雌蕊组织（2）花粉中含有使色氨酸转变为IAA的酶 3、吸水和吸收无机盐的能力增加4、CH2O和蛋白质代谢加快5、营养物质向生殖器官输送增强五、自交不亲和性：五、自交不亲和性：（一）概念：是指植物花粉落在同花雌蕊柱头上不能受精的现象。 （二）种类：被子植物存在2种自交不亲和系统 配子体型不亲和(GSI):发生在花柱中，表现为花粉管生长停顿、破裂。如茄科、禾本科等.孢子体型不亲和(SSI):发生于柱头表面，表现为花粉管不能穿过柱头。如十字花科、菊科