植物生理学植物复习要点.docx

1、植物生理学 植物复习要点植物生理学 植物复习要点十一章植物激素特点：1内源2微量3可移动4多重生理效应，促进或抑制双重效应生长素：类型：天然IAA PAA IBA 4-Cl-IAA 人工：IBA 2,4-D -NAA合成部位：快速分裂的组织内茎尖分生、嫩叶、发育中果实。成熟叶片 根尖少量合成途径：色氨酸依赖途径 前体：色氨酸非色氨酸依赖途径 前体：非色氨酸色氨酸依赖途径：1吲哚-3-丙酮酸途径（IPA途径 大多植物）2色胺途径（TAM途径 少数植物）3吲哚乙腈途径（IAN途径 十字花 禾本 芭蕉）4吲哚-3-乙酰胺途径（IAM途径 病原菌 根癌农杆菌）5非色氨酸依赖型合成途径生长素极性运输方向

2、：单向 从形态学上端向下 唯一极性运输激素运输形式：细胞细胞壁空间细胞*极性运输是主动运输要消耗能量。加入呼吸抑制剂DNP后将组织放于缺氧环境能抑制IAA运输。IAA-流进转化为IAAH向下运输转化为IAA-流出机理：细胞渗透学说：细胞上部质膜下部质膜细胞壁PH低IAAH（亲脂）容易进入胞质（PH高）IAA-不易流出，细胞底部沉积并向下运输进入下一个细胞生长素非极性运输茎尖根尖合成IAA维管束或非维管束薄壁细胞（草本胚芽鞘）极性运输向光性、向重力性成熟叶片合成IAA韧皮部长距离运输非极性运输形成层或侧根发生生长素代谢：游离态：生理活性（极性运输）结合态：活性低，贮藏形式（非极性运输）降解：酶氧

3、化降解 光氧化降解生理功能：1促进细胞伸长生长 向光性 向重力性2诱导维管束分化3促进侧根和不定芽发生4影响花及果实发育促进细胞伸长特点：双重作用不同器官敏感性不同对离体器官和植物植株生理效应不同其它效应：引起顶端优势促进叶片扩大，光合产物的运输促进菠萝开花延迟花和叶片脱落酸生长理论：生长素促进细胞伸长生长的效应是非常迅速的，从处理到发挥效应之间的之后时间大约是10分钟，同时伴随有细胞壁的酸化。中性或碱性缓冲液，即使有生长素，生长也受抑制；酸性缓冲液促进植物伸长生长。机理：IAA（生长素）诱导增加H+-ATPase和其稳定性，促进H+分泌，是细胞壁酸化扩张蛋白在酸性环境恢复细胞壁伸展性细胞伸长

4、赤霉素（GA）活性结构特点:1、C19C20 2、7位C原子的羧基3、3-羟基、3,13-二羟基或1,2不饱和键GA1 GA3 GA4 GA32无活性：2羟基 GA29生物合成前体：双萜烯类基本结构单元异戊二烯生物中异戊烯基焦磷酸（IPP）来源：甲瓦龙酸途径：细胞质 丙酮酸途径：叶绿体和其他质体步骤：环化生成贝壳杉烯（前质体内）氧化生成GA12醛（内质网）GA12醛生成其他赤霉素（胞质内）关键酶基因：GA7ox GA3ox表达后GA活性升高，植株变高GA20ox GA2ox表达后GA活性降低，植株矮化生物合成器官特异性：GA1 营养生长阶段 营养器官 促进茎叶生长GA4 生殖生长阶段 生殖器官

5、 促进花果发育和生长运输：非极性运输 合成部位：发育中的种子、果实、幼叶、上部茎叶调节：光周期调节：长日照：GA短日照GA温度影响：低温春化GA4反馈控制：GA影响GA合成酶基因的调控生理效应：1促进植物茎节的伸长生长（GA特异性）2调节植物幼态和成熟态的转换3影响花芽分化和性别控制4打破休眠促进种子发芽（GA特异性）*DELLA蛋白 赤霉素受体 控制赤霉素表达 （主要表现抑制）细胞分裂素（CTK）分类：腺嘌呤衍生物合成途径：ATP/ADP/AMPIPT催化(主要)tRNA-IPT催化途径（次要）合成部位：根尖分生组织运输：通过导管液向上运输，以玉米素核苷或双氢玉米素核苷为运输形式代谢：水解（

6、葡糖苷酶水解）降解（细胞分裂素氧化酶）生理功能：1调节茎尖和根尖的长度2对细胞周期的调节3促进侧芽和不定芽分化（抑制顶端优势）4抑制叶片衰老5调节细胞生长脱落酸（ABA）来源：玉米黄质 IPP调节：NCED促进生成黄氧素 黄氧素ABA醛ABA NCED表达与ABA水平高度有关，是ABA合成关键步骤ABA增强与NCED增强相一致逆境：NCED基因收干旱诱导，在种子成熟期表达增强受干旱胁迫的根中合成的ABA通过木质部运输到叶中ABA积累受合成、失活、结合和运输影响运输：ABA可在植物内部运输，如从根到茎到叶片到保卫细胞ABA可促进种子休眠 是一种逆境激素乙烯（CTK）功能：果实成熟器官扩展衰老基因

7、表达胁迫反应三重反应：暗处萌发，被障碍物阻挡产生1生长伸长受抑制 2下胚轴增粗 3顶钩弯曲加剧意义：三重反应有助于幼苗绕过障碍物合成前体：蛋氨酸氨基环丙烷羧酸（ACC）合成酶：ACC合成酶（ACS） ACC氧化酶（ACO）基因表达：产生受ACS表达控制乙烯在整株植物反应中的作用:乙烯在暗处限制的根和茎的生长乙烯促进花瓣衰老果实成熟受乙烯诱导：1乙烯在果实成熟过程中突然升高 2乙烯在成熟果实内诱导ACS基因表达3可通过控制乙烯合成控制果实成熟十二章细胞分裂：细胞分裂周期细胞生长：XET 扩张蛋白细胞分化过程：1产生信号并感受信号2分生细胞基因关闭 分化细胞特征基因表达调控基因表达3形成分化细胞

8、功能基因表达结构和功能基因4前述基因表达导致细胞结构和功能上分化成熟形态：结构和功能调控因素：1细胞极性造成不均等分裂2胞间通讯协调有序分化3细胞位置效应决定分化方向位置效应如：抗病中的过敏反应（快速PCD） 植物叶片衰老死亡（慢性PCD）分生组织是植物生长分化的源泉。植物生长分化的控制1发育的基因控制：植物细胞全能性2发育的环境控制3发育的激素控制胚胎发育、植物生长发育基本模式：1器官的径向构造模式：器官的各种组织呈心形排列2植物的轴向发育模式：根茎两极模式（植物极性）3初生分生组织发育模式根系生长分化：根尖构造：根管、分生组织区、伸长区、成熟区、静止中心。侧根：内起源 侧枝：外起源茎的生长

9、分化：茎尖的构造和分化构造：叶原基、顶端分生组织、隆起、腋芽分生组织分3层L1、L2、L3植物生长相关性：1地上部与地下部的相关性根冠比（地下/地上）2主茎与侧枝的关系：顶端优势产生的原因应用：有些作物需维持顶端优势，如麻类、烟草、向日葵、玉米、高粱有些植物需消除顶端优势：棉花打顶修枝、瓜类摘蔓、果树修剪、花卉打顶去蕾、茶树栽培时弯曲主枝、苗木移栽时有意折断主枝3营养生长于生殖生长相关性：相互依赖 相互对立4植物相生相克现象：根冠比及应用顶端优势及应用环境因子对植物生长的影响1温度 温度三基点：最适 最高 最低 昼夜周期性、季节周期性2光照1、 植物光形态建成 光受体：光敏素 蓝光受体 紫外光

10、-B-受体2、 光敏色素红光吸收型：Pr 660-665远红光吸收型：Pfr725-730黑暗Pr光明Pfr（不稳定）大量降解Rfr黑暗自发转化为Pr光敏色素分为光敏色素和光敏色素PHYA编码1 PHYB、C、D、E编码2PHYA红光 PHYB远红光光敏色素对植物适应生态环境起重要作用，如种子萌发、叶运动、植株的避阴反应等。植物的运动关系 向性运动感性运动 运动机理：生长运动，膨压运动1向性运动正向性 朝向刺激方向 负向性 背向刺激方向向光 向重力 向水 向化 向触向光性：隐花色素：黄素蛋白（含FAS） 向光素:黄素蛋白（含FMN）向重力性：感受部位：根尖 根冠 根冠中的特殊淀粉体（平衡石）I

11、AA调控向化性、向触性、向水性2感性运动对环境刺激的反应，与向性运动不同的是与刺激的方向有关。感震性：含羞草 食虫植物感夜性：植物接受光暗变化信号，引起叶片开合的运动。感温性：由温度变化引起器官两侧不均匀生长的运动。细胞质流动和细胞器运动3生物钟：特点：内源节奏 自由运动 周期和振幅 重拨和调相十三章诱导植物开花的因素1基因：自主途径2环境：春化途径3激素：GA途径春化作用类型：冬性 半冬性 春性条件：低温 适量水分 充足的氧气 作为呼吸底物的营养物质 长日照感受低温的时期：种子萌动后至苗期感受低温的部位：胚 、茎尖生长点、叶柄基部春化作用在农业生产的应用：1人工春化处理2调种引进3控制花期光

12、周期：长日照植物 短日照植物 日中性植物对光周期的不同定义光周期诱导作用：植物并不是一生中都要求日照长度，仅是在发育的某一阶段需要日照长度。光周期与暗期的作用短日照植物要求一定时间的连续暗期，光间断暗期则不能开花。在暗期中间给予连续闪光最有效若给予超长的暗期，则对暗期间断最敏感时期与距暗期开始的时间有关。温度和光周期反应的关系低温：短日获长日性，长日或短日性。、光周期诱导植物开花的生理机制光周期诱导感受部位：叶片（功能叶片最敏感）效应部位：茎尖（茎尖分生组织）信号传递：成花素假说光周期计时机理1光敏色素与植物光周期反应 滴漏式测时假说2内源生物钟节律和光周期计时 生物钟测时假说滴漏式测时假说短

13、日植物 暗期Pfr/Pr降低到一范围（表现临界夜长），并保持稳定，短日植物成花反应的“暗反应”才能进行。红光间断Pfr迅速升高，导致后续暗期不足以使Pfr/Pr降低到该阈值，暗诱导短日植物成花效应被中断。长日植物对Pfr/Pr要求不如短日植物严格，全日照也能开花。成花要求高的Pfr/Pr值，光暗间断增高Pfr/Pr，使植物开花。成化过程启动需在不同时段有一定Pfr/Pr值困境：有些短日照植物长时间远红光促进开花。光周期在农业生产的应用1植物的地理起源和分布与光周期特性低纬度短日 高纬度长日 中纬度共存 在同一纬度：春夏开花长日 秋开花短日2引种育种 LDP南方引种到北方 晚熟 北方引种到南方

14、早熟SDP相反3调节营养生长于生殖生长十四章花遗传调控1分生组织基因2花器官身份基因3地籍基因ABC模型花萼：A作用 花瓣：AB共同作用 雄蕊：BC共同作用 心皮：D作用A型外侧两轮表达，且抑制C型C型内测两轮表达，且抑制A型花的性别调控机理：1性别决定遗传（基因）2植株年龄的性别表达3环境条件对性别调控的影响（环境）4性别表达的激素调控（激素）受精后生理变化:呼吸强度明显增强生长素含量增高：来自花粉和子房大量物质运输影响受精的因素：1花粉活力2柱头活力3亲和性：远缘不亲和、自交不亲和4环境条件：温度、湿度、PH值不亲和性不亲和策略1授粉障碍受一系列S位点基因控制S位点编码柱头识别蛋白若花粉与

15、雌蕊表达的S位点相同则发生不亲和反应，反之发生亲和反应。配子体自交不亲和：S蛋白由小孢子产生（花粉粒）花粉管在花柱中抑制不生长孢子体自交不亲和：S蛋白衍生于小孢子母细胞发生在柱头表面，S基因在柱头乳突细胞表达糖蛋白，花粉管不能穿过柱头乳突细胞的角质层。S基因编码蛋白具核酸活性，称为S-RNase，将花粉管内RNA降解，抑制花粉管生长。推论：孢子体自交不亲和不仅可以避免自交，而且可以更大程度地避免近亲交配。十五章种子成熟的变化物质变化：碳水化合物、脂肪、蛋白质、非丁基因的表达调控：胚/胚乳发育相关基因的表达LEA蛋白：脱水干燥保护剂、渗透调节、胚发育内源激素的变化：细胞分裂素：先升高后降低（最早

16、开始）生长素/赤霉素：先升高后降低（细胞分裂素升到最高点开始升高）脱落酸：先升高后降低（生长素/赤霉素升高到最高点开始升高）2012植物生理学演示文稿1.pptx除LEA蛋白参与种子的抗脱水过程外，成熟种子中积累的糖类物质是种子忍受干燥的关键。糖类所含的烃基结构可保护细胞膜免受脱水危害。随着种子脱水。种子中ABA含量降低，种子对ABA敏感性降低。胚发育：原胚期球形胚期心形胚期鱼雷形胚期子叶期胚贮藏物质进行积累种子的成熟干燥：脱水、休眠 脱水保护物质：LEA蛋白、糖类果实成熟果实生长：S曲线/双S曲线 S曲线：慢快慢 双S曲线：慢快慢快慢无融合生殖与单性结实：无融合生殖有籽果实（种子：孤雌、孤雄

17、、二倍体）单性结实无籽果实（单行即雌性）果实成熟和调控呼吸跃变跃变型果实：苹果、梨、香蕉、桃、西红柿 以大果居多非跃变型果实：葡萄、荔枝、草莓、樱桃 以小果居多乙烯：1乙烯增加和果实成熟过程中呼吸强度上升时间吻合2外源乙烯处理诱导加速果实成熟3除去果实中乙烯可推迟果实成熟4乙烯合成抑制（AVG、AOA）和作用拮抗剂作用，抑制果实成熟5乙烯对非跃变型果实也有促进成熟和衰老的作用跃变型：系统和系统非跃变型：系统成熟中物质转化：1淀粉酶、转化酶、蔗糖合成酶活性升高，产生糖，从而产生甜味2柠檬酸、酒石酸、苹果酸等转化为糖，酸味降低3过氧化酶催化单宁酸等，涩味降低4酶催化合成各种酯类和醛类芳香物质，产生

18、香味5叶绿素减少，类胡萝卜素合成积累增加，果实从绿色变为黄色或橙色。阳光照射或较大昼夜温差促进花青素合成。原果胶果胶果胶酸（果实变软）调控：乙烯受体 生长素、细胞分裂素、赤霉素促进果实膨大种子休眠类型：多年生落叶树芽休眠 多年生草本生理休眠、强迫休眠诱导：环境因子：光/光敏素、温度、水进入休眠生理变化:呼吸速率（能量代谢）、植物代谢、激素平衡（ABA/GA）种子休眠原因：种胚外皮被组织的障碍、种子胚发育未完全、种子未完全成熟、化学抑制物质存在人工控制：低温、光、生长调节剂植物衰老类型：整体衰老、地上部分衰老、脱落衰老、渐进衰老衰老过程中的变化：细胞结构变化、生理生化变化调控：1内在调控：营养物

19、质变化：自由基、活性氧与衰老；衰老的激素调控；衰老的遗传控制2环境对衰老的控制：光、温度、水、矿质营养、气体；胁迫对衰老的影响。3衰老的人工控制：果实的保险防衰、切花保鲜自由基特点：不稳定，寿命短；化学性质活泼，氧化能力强；能持续进行链式反应活性氧（ROS）保护酶：过氧化物酶、过氧化物歧化酶、过氧化氢酶非酶类：维C、维E、抗坏血酸、类胡萝卜素、还原型谷胱甘肽GSH、苯甲酸钠（人工合成）、衰老是一种PCD环境胁迫诱导PCD 病原菌诱发PCD衰老意义：养分转运适应季节变化保持种族延续特定组织和器官的形成和发育器官和组织的更新，维持活力脱落防脱落：(STS、NAA、2,4-D)促进脱落：乙烯利、次氯

20、酸钠十六章植物抗逆三种方式：1避逆性2御逆性3耐逆性避逆性特点：不理环境因子未深入植物内部，因而组织本身不会产生相应代谢反应。御逆性特点：同避逆性。耐逆性特点：组织产生相应代谢反应，咋可忍范围内，逆境所造成的损伤是可逆的。植物逆境代谢特点：1水分情况（水分脱水）2光合作用（光和能量转换）3呼吸作用（呼吸与能量转换）4植物体内物质代谢（物质代谢）干旱干旱类型：大气干旱、土壤干旱、生理干旱暂时萎蔫由于大气干旱永久萎蔫由于土壤干旱干旱对植物的伤害；1机械损伤2膜及膜系统受损及膜通透性改变3体内各部分间水分重新分配4破坏正常代谢过程：蛋白质分解，脯氨酸积累呼吸作用增强光合作用下降激素的变化植物各部分间

21、水分分布：1幼叶向老叶夺水，加速衰老2成熟部位向胚胎夺水破坏正常代谢过程：1蒸腾减弱，气孔关闭2吸水过程及物质运输受阻3光合下降，严重时叶绿体解题4呼吸作用的氧化磷酸化解偶联5生长抑制：IAA/GA/CTK合成减少；ABA/Eth合成增加6合成代谢减弱，分解代谢增强7发生代谢紊乱抗旱机理：1形态方面：根系发达、叶片面积小气孔蒸腾，角质层蒸腾叶片运动减少阳光照射2生理方面：保持细胞亲水性和水解酶稳定性渗透调节机制：脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖LEA蛋白ABA和ABA信号转导适应方式：避旱性、御旱性、耐旱性提高抗旱性途径：1抗旱锻炼（蹲苗）2矿质营养（P、K、Ca、B、Cu）3生长延缓剂和抗蒸腾剂的使

22、用4选育抗旱品种抗盐性原初毒害：1离子毒害（单盐毒害）2活性氧伤害3生理代谢紊乱次生盐害：1渗透胁迫2营养缺乏胁迫抗盐方式：1泌盐2稀盐3拒盐抗盐机制：1减少钠离子吸收及增加钠离子的外拍2盐分区域化3渗透调节作用4合成保护蛋白提高抗盐性的途径：1种子处理（盐驯化、矿质元素处理）2合理施肥3激素处理4抗盐品种选育抗寒性冷害对植物的影响：1冷害对膜结构与功能的影响（细胞）2冷害对原生质流动性的影响（细胞）3冷害对水分和矿质元素吸收的影响（水、矿质）4冷害对呼吸作用的影响（呼吸与能量转化）5冷害对光合作用的影响（光合与能量转化）6冷害对物质代谢的影响（物质代谢）膜质变为液晶相凝胶相膜结合功能酶失失常

23、依赖膜结合酶的代谢过程失调通道蛋白结构改变，渗透性增强离子和其他溶质从细胞渗透出去，溶质平衡紊乱冻害对植物的影响：1结冰伤害的类型：胞内结冰伤害胞外结冰伤害2冻害的机制：膜损伤假说羟基假说胞外结冰造成的伤害原生质脱水，造成蛋白质变性和原生质不可逆的凝固变性胞间冰晶过大时对细胞造成机械损伤。温度骤然回升使冰晶融化，细胞壁容易恢复原状，而原生质来不及吸水膨胀，可能被撕裂损伤胞间结冰伤害：自然界中，多数情况下温度的下降是逐渐的，冰首先在细胞壁附近的细胞间隙里，形成细胞外结冰。由于细胞间隙结冰，引起细胞间隙的水势降低。从水势较高的细胞内吸水，使细胞间隙的冰晶不断增大。胞内结冰伤害：气温骤降时，除细胞间

24、隙结冰外，细胞内水分也结冰，现在原生质内结冰，然后液泡内结冰，胞内结冰对细胞有直接伤害。形成冰晶直接对质膜，细胞器及整个细胞产生破坏作用，并且使正常酶活动受干扰，影响代谢活动。包内结冰常使植物细胞发生致命损伤。膜损伤假说损伤生物膜透性增大溶质外渗同时：膜脂相变膜上生理活动受影响严重时导致细胞死亡疏基假说：冷冻时蛋白质相互靠近，蛋白质外S形成SH键，解冻后蛋白质分开，SH键未断开，拉扯蛋白质，导致蛋白质变性。抗寒生理基础：1膜及膜组分变化（维持液晶态）2植株含水量下降（自由水/束缚水降低）3呼吸减弱（减少消耗）4激素变化（生长放缓进入休眠）5保护物质增多（可溶性糖等等渗透物质降低冰点，低温诱导蛋白、ROS清除系统）提高植物抗寒途径：1低温锻炼2化学调控3合理施肥