第十一-章植物的生殖生理-课件

第十一章植物的生殖生理ppt课件二、春化作用的时期，部位和刺激传导：二、春化作用的时期，部位和刺激传导：时期：种子萌发或植株生长的任何时期。接受低温影响的部位：茎尖端的生长点刺激传导：春化素实验:1、将芹菜用通有冷水的橡皮管缠绕茎尖，就能通过春化，可开花结实。2、把芹菜放在冰冷的室内，而茎生长点处于高温下，也不能开花结实。证明春化部位是茎尖端的生长点3.春化效应的传递春化效应的传递 不能传递。不能传递。菊花，已春化菊花，已春化未春化未春化(不能开花不能开花)嫁接嫁接 能够传递。能够传递。天仙子天仙子,已春化已春化未春化未春化(开花开花)嫁接嫁接天仙子天仙子烟草或矮牵牛烟草或矮牵牛(开花开花)(开花开花)物质传递物质传递三、春化作用的生理生化变化三、春化作用的生理生化变化 呼吸速率提高呼吸速率提高呼吸速率提高呼吸速率提高：有氧呼吸对春化非常重要。核酸核酸核酸核酸：核酸数量增大，RNA数量和种类增多。蛋白蛋白蛋白蛋白：可溶性Pr，游离氨基酸,且有新蛋白质出现。GAGA：低温GA，外施GA有时可代替低温促进开花。DNA去甲基化去甲基化：春化基因去甲基化。第三节第三节 光周期光周期光周期光周期光周期光周期：一天之中白天和：一天之中白天和黑夜的相对长度。黑夜的相对长度。光周期现象光周期现象光周期现象光周期现象：植物对白天：植物对白天和黑夜相对长度的反应。和黑夜相对长度的反应。一、光周期反应类型：一、光周期反应类型：基本类型基本类型基本类型基本类型 短日植物、长日植物、日中性植物双重日长类型双重日长类型双重日长类型双重日长类型：花诱导和花形成过程明显分开。长短日植物：长日照完成花诱导，须经短日照才能开花（大叶落地生根）短长日植物：短日照完成花诱导，须经长日照才能开花（风铃草）不同光周期类型的植物。不同光周期类型的植物。左上：短日植物一品红左上：短日植物一品红左下：长日植物小麦左下：长日植物小麦右上：日中性植物玉米右上：日中性植物玉米临界日长临界日长：定义：定义：定义：定义：指昼夜周期中诱导短日植物开花所必需的最长日照时间或诱导长日植物开花所必需的最短日照。长日植物：长日植物：长日植物：长日植物：日照时间临界日长，无论多长均能诱导开花短日植物：短日植物：短日植物：短日植物：日照时间临界日长，可诱导开花。3临界暗期临界暗期定义定义定义定义 指昼夜周期中短日植物开花必需的最短暗期长度或长日植物能开花所必需的最长暗期长度。长日植物（长日植物（长日植物（长日植物（LDPLDP）：）：）：）：暗期临界暗期，无论日照时间多长，均能开花。LDPLDP的临界日长不一定长于的临界日长不一定长于的临界日长不一定长于的临界日长不一定长于SDPSDP；SDP SDP的临界日长不一定短于的临界日长不一定短于的临界日长不一定短于的临界日长不一定短于LDPLDP。关键：超过还是短于其临界日长。关键：超过还是短于其临界日长。关键：超过还是短于其临界日长。关键：超过还是短于其临界日长。植物植物 临界日长临界日长（h）SDP苍耳苍耳 15.5LDP菠菜菠菜 13 4 4纬度变化与植物分布纬度变化与植物分布：低纬度区：低纬度区：低纬度区：低纬度区：以短日照条件为主，气温高，以短日和日中性植物为主，基本无长日植物。中纬度区：中纬度区：中纬度区：中纬度区：LDP，SDP均有，LDP夏季开花，SDP秋季开花。高纬度区：高纬度区：高纬度区：高纬度区：以长日照条件为主，气温低，植物中以LDP为主，基本上无短日植物。三三.光周期诱导光周期诱导1.概念概念 植物在达到一定的生理年龄时，经过足植物在达到一定的生理年龄时，经过足够天数的适宜光周期处理，以后即使处于不够天数的适宜光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍然能保持这种刺激的效适宜的光周期下，仍然能保持这种刺激的效果而开花，这种诱导效应叫做光周期诱导果而开花，这种诱导效应叫做光周期诱导(photoperiodic induction)(photoperiodic induction)2.光周期刺激的感受部位光周期刺激的感受部位叶片叶片 3.光周期诱导的机理光周期诱导的机理（1）光周期刺激的传导）光周期刺激的传导 苍耳嫁接试验苍耳嫁接试验(2)光周期感受刺激的部位:是叶片不是生长点叶片叶片叶片叶片LD,LD,茎顶端茎顶端茎顶端茎顶端SDSD，不开花，不开花，不开花，不开花全株全株全株全株LDLD不开花不开花不开花不开花菊花菊花(SDP)SD,SD,开花开花开花开花叶片叶片叶片叶片SD,SD,茎顶端茎顶端茎顶端茎顶端LDLD，开花，开花，开花，开花LDSDSDSDSDSDLDLDLDLD(2)暗期与光周期诱导暗期与光周期诱导决定能否成花决定能否成花 光光暗暗24h24hSDPLDP营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长营养生长开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花开花暗期间断实验暗期间断实验暗间断现象暗间断现象结论短日照植物的开花决定与暗期的长度,而不决定于光期时间的长度。光周期诱导开花的机理（一）成花素假说（二）光敏色素假说（三）碳氮比理论 成花素假说成花素假说 碳氮比理论：碳氮比理论：内容内容：植物体内C/N比值决定了开花。当糖类含N化合物C/N时植株开花当糖类含N化合物C/N时植株不开花该学说适用于LDP和MDP，而对SDP不适用。四四.光周期理论在农业生产上的应用光周期理论在农业生产上的应用 1、人工春化，加速成花（1）“闷麦法”春天补种冬小麦（2）春小麦低温处理 早熟，躲开干热风（3）冬性作物的育种 加速育种过程 2、利用光周期特性，南繁北育（一）加速世代繁育，缩短育种进程（一）加速世代繁育，缩短育种进程（二）、指导引种2020o o N N：海口：海口4040o o N N：北京：北京5050o o N N：黑河：黑河 全国各地大豆在北京种植时的开花情况 原产地及原产地及 南京南京32o 北京北京40o 佳木斯佳木斯47o 约略纬度约略纬度 品种名称品种名称 金大金大532 本地大豆本地大豆 满仓金满仓金原产地播种期原产地播种期 5月下旬月下旬 4月月30日日 5月月17日日原产地开花期原产地开花期 8月月23日日 7月中旬月中旬 7月月5日日北京播种期北京播种期 4月月30日日 4月月30日日 4月月30日日北京开花期北京开花期 9月月1日日 7月月19日日 6月月5日日 90/124 80/80 55/36原产地原产地/北京北京至开花天数至开花天数 大豆为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。SDP，南种北引，生育期延迟，宜引早熟种；北种南引则相反。LDP，南种北引，生育期缩短，应引迟熟种；北种南引则相反。（三）、控制开花 （1）人工控制光周期，促进或延迟开花 如菊花 SDP，10月开花；SD处理，六、七月开花；暗期间断，春节开花。杂交育种时，控制花期，解决父母本花期不遇。（2）抑制开花，促进营养生长，提高产量 SDP烟草、麻类，南种北引，生育期延长，提高产量。第四节 花器官的形成及其生理花的发育花的发育成花决定形成花原基花器官的形成和发育（一）成花诱导的多因子途径光周期途径自主/春化途径糖类途径赤酶素途径调控AGL20的表达调控LFY的表达FLCFT花器官决定基因二、花形态发生中的ABC模型 正常花的四轮结构的形成是由A、B、C三类基因中的一类或两类基因的正常表达。如果其中任何一类或更多类的基因发生突变而丧失功能，则花的形态将发生异常。（一）气象条件 1、光 时间长，强度大，有利花的形成 花开始分化后，照光时间越长，强度越大，形成的有机物越多，对花形成愈有利。雄蕊发育对光强较敏感。三、花生长发育所需的条件2、温度 高温，有利于花器官的形成，花粉母细胞减数分裂时期受低温危害较严重。3、水分缺水，颖花退化。(二)栽培条件1、水分 土壤水分不足，会使幼穗形成延迟，并引起颖花退化。2、肥料 氮肥不足的情况下，花分化缓慢而花少，但是氮肥过多而徒长。花发育不良或延迟开花。3、适宜的栽培密度密度越大，花退化越多。（三）生理条件有机和无机营养体内营养不足或缺肥，花发育不良，数目少。四、植物性别的分化（一）多样性 单性花、两性花、雌雄异株、雌雄同株异花（二）雌雄个体的差异 代谢是有差异的。诱导信号雌性器官基因雄性器官基因？（三）外界条件对植物性别形成的影响 1、光周期 短日照使SDP多开雌花，LDP多开雄花；长日照使LDP多开雌花，SDP多开雄花。2、温周期 较低的夜温有利多数植物雌性表现；反之，有利雄性表现。3、营养条件 C/N 比值低，提高雌花分化的百分数。反之，促进雄花分化。土壤N肥多、水分充足，促进雌花的分化，反之，促进雄花分化。4、受伤、受伤 促进雌花分化 5、化学调控、化学调控 IAA、ETH、ABA、CCC、CO等促进雌花分化。GA、TIBA、MH等促进雄花形成。烟熏植物为什么能增加雌花？烟中有效成分：ETH和CO。CO抑制IAA氧化E活性，减少IAA的破坏，提高IAA含量。第五节 受精生理 一一.花粉的化学组成花粉的化学组成 二二.花粉和柱头的相互识别花粉和柱头的相互识别 三三.授粉受精后的生理生化变化授粉受精后的生理生化变化 四四.影响受精的因素影响受精的因素 五五.无融合生殖和单性结实无融合生殖和单性结实 一.花粉的化学组成 1.壁物质外壁壁物质外壁:外壁外壁:纤维素纤维素,孢粉素孢粉素;内内壁壁:纤维素纤维素,果胶，果胶，蛋白质蛋白质(糖蛋白、酶、糖蛋白、酶、应变素等应变素等)2.水分水分 15303.蛋白质和氨基酸蛋白质和氨基酸 80多种酶，游离多种酶，游离Pro多多4.碳水化合物和脂肪碳水化合物和脂肪5.植物激素植物激素 IAA,GA,CTK,ETH6.色素色素 花色素苷、类胡萝卜素花色素苷、类胡萝卜素7.矿质元素矿质元素8.维生素类维生素类车前草车前草春白菊春白菊荷花荷花牵牛花牵牛花蜀葵蜀葵豚草豚草罂栗罂栗柱头柱头花柱花柱花粉花粉管管子房子房珠被珠被受精作用受精作用卵细胞卵细胞营养核营养核雄配子体雄配子体精细胞精细胞花粉寿命和贮存：花粉寿命和贮存：1、湿度：、湿度：相对湿度30-40%2、温度：、温度：最适温度1-5 3、空气中、空气中CO2和和O2含量：含量：CO2寿命，O2寿命 4、光：、光：光越强，寿命越短 二、柱头的生活能力 雌蕊柱头承受花粉能力持续时间的长短，主要与柱头的生活能力有关。在作物杂交育种中，需要了解柱头的生活能力什么时候开始，什么时候最强，什么时候丧失能力，为授粉工作提供科学依据，以便提高制种的产量和质量。三、花粉的萌发和花粉管的伸长（一）花粉在柱头上的萌发成功授粉决定因素：柱头表面与花粉的黏附能力、水合能力。柱头干性柱头：不产生分泌物质，其花粉胞被含脂质。，与柱头细胞相互作用引起水合作用湿性柱头：分泌脂肪密集的分泌物，其中长链脂肪可能刺激水合作用。（二）花粉管在花柱中生长（）花粉落在雌蕊的柱头上吸水花粉内壁通过萌发孔向外突出，形成花粉管花粉管顶端区生长花粉管经过柱头细胞间隙进入花柱的引导组织和胞外基质花粉管到达胚珠后，被向化性物质引入珠孔，释放两个精子，进行受精。注意胞外基质中含有复杂的蛋白质混合物，具有刺激花粉生长和引导花粉管向子房生长的功能柱头柱头花柱花柱花粉花粉管管子房子房珠被珠被受精作用受精作用卵细胞卵细胞营养核营养核雄配子体雄配子体精细胞精细胞花粉和柱头的相互识别花粉和柱头的相互识别1 1 1 1相互识别现象：花粉的识别相互识别现象：花粉的识别相互识别现象：花粉的识别相互识别现象：花粉的识别物质是外壁蛋白。而雌蕊的识别物质是外壁蛋白。而雌蕊的识别物质是外壁蛋白。而雌蕊的识别物质是外壁蛋白。而雌蕊的识别感受器是柱头表面的亲水的蛋白感受器是柱头表面的亲水的蛋白感受器是柱头表面的亲水的蛋白感受器是柱头表面的亲水的蛋白质表膜具粘性，当种内进行杂交质表膜具粘性，当种内进行杂交质表膜具粘性，当种内进行杂交质表膜具粘性，当种内进行杂交时，亲和性花粉释放出外壁蛋白时，亲和性花粉释放出外壁蛋白时，亲和性花粉释放出外壁蛋白时，亲和性花粉释放出外壁蛋白并括散入柱头表面，与柱头表面并括散入柱头表面，与柱头表面并括散入柱头表面，与柱头表面并括散入柱头表面，与柱头表面的蛋白质表膜相互作用，相互认的蛋白质表膜相互作用，相互认的蛋白质表膜相互作用，相互认的蛋白质表膜相互作用，相互认识，如认可，花粉管便萌发穿过识，如认可，花粉管便萌发穿过识，如认可，花粉管便萌发穿过识，如认可，花粉管便萌发穿过柱头，直至受精。柱头，直至受精。柱头，直至受精。柱头，直至受精。如果是远源杂交,不亲和性花粉的外壁蛋白和柱头表面的蛋白质表膜不相认识,相互拒绝,花粉管生长受阻,不能穿入柱头,而柱头乳突细胞也产生胼胝质，阻碍花粉管穿入，而且花粉管尖端也被胼胝质封闭，使受精失败。（）自交不亲和性：指植物花粉落在同花雌蕊的柱头上不能受精的现象。（）原因：受一系列复等位基因的单一基因座控制，当雌雄双方具有相同的S基因时就不亲和，如双方基因不同就亲和。自交不亲和配子体型不亲和性：-核酸酶有关，它进入花粉管降解花粉管里的RNA，花粉管的生长就停顿。孢子体型不亲和性：与雌蕊的类受体蛋白激酶有关。基因座糖蛋白基因座受体激酶基因2 2意义：意义：意义：意义：保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。保证同物种受精，避免杂交，保持物种稳定性。3 3应用：克服识别作用而完成远缘杂交。应用：克服识别作用而完成远缘杂交。应用：克服识别作用而完成远缘杂交。应用：克服识别作用而完成远缘杂交。（1 1）花粉蒙导法：授生活的不亲和性花粉的同）花粉蒙导法：授生活的不亲和性花粉的同）花粉蒙导法：授生活的不亲和性花粉的同）花粉蒙导法：授生活的不亲和性花粉的同时，混合一些杀死的亲和的花粉，亲和的花粉可时，混合一些杀死的亲和的花粉，亲和的花粉可时，混合一些杀死的亲和的花粉，亲和的花粉可时，混合一些杀死的亲和的花粉，亲和的花粉可使柱头不能识别不亲和的花粉，蒙骗柱头，克服使柱头不能识别不亲和的花粉，蒙骗柱头，克服使柱头不能识别不亲和的花粉，蒙骗柱头，克服使柱头不能识别不亲和的花粉，蒙骗柱头，克服杂交不亲和性，实现受精。可用甲醇或反复冷冻杂交不亲和性，实现受精。可用甲醇或反复冷冻杂交不亲和性，实现受精。可用甲醇或反复冷冻杂交不亲和性，实现受精。可用甲醇或反复冷冻或黑暗中饥饿以杀死蒙导花粉里的识别蛋白，否或黑暗中饥饿以杀死蒙导花粉里的识别蛋白，否或黑暗中饥饿以杀死蒙导花粉里的识别蛋白，否或黑暗中饥饿以杀死蒙导花粉里的识别蛋白，否则无效。则无效。则无效。则无效。2、蕾期授粉法 雌蕊组织尚未成熟、不亲和因子尚未定型的情况下授粉，以克服不亲和性。3、物理化学处理法采用变温、辐射、激素或抑制剂处理雌蕊组织，以打破不亲和性。4、组织培养 利用胚珠、子房培养，试管受精。5、细胞杂交 原生质体融合或转基因技术 花粉萌发所需条件花粉萌发所需条件群体效应群体效应：密集花粉的萌发和花粉管生长比稀疏的好。因此生产上大量授粉比限授好。糖分：糖分：提供能量、调节渗透压，提高膨压。硼：硼：促进糖分运输和代谢，参与果胶质合成，细胞壁重建。温度：温度：20-30为最适。pH：有机物质：有机物质：Vit，胡萝卜素。六、受精后雌蕊的代谢的变化：六、受精后雌蕊的代谢的变化：花粉管在伸长的过程中，在摄取柱头花粉管在伸长的过程中，在摄取柱头和花柱的物质的同时，还主动分泌一些和花柱的物质的同时，还主动分泌一些物质到雌蕊中去。这就构成了花粉与雌物质到雌蕊中去。这就构成了花粉与雌蕊之间的相互作用蕊之间的相互作用呼吸作用增强呼吸作用增强生长素含量大幅度增加生长素含量大幅度增加 （1）花粉中的生长素扩散到雌蕊之中 （2）花粉管向雌蕊花柱和子房中分泌酶体系，引起IAA大量合成。（）酶：（）酶：各种酶活性都有所增强，促进代谢。（）整株植物的水分、矿质吸收及有机物转化和（）整株植物的水分、矿质吸收及有机物转化和（）整株植物的水分、矿质吸收及有机物转化和（）整株植物的水分、矿质吸收及有机物转化和运输加快运输加快运输加快运输加快 果实的生长果实的生长授粉后引起子房代谢旺盛的原因？子房的生长素含量迅速增加生长素促进结实生长素促进结实无籽果实无籽果实IAAIAA对草莓对草莓“果实果实”的影响的影响习题幼年期春化作用光周期现象长日植物短日植物临界日长临界暗期、什么是春化作用？如何证实植物感受低温的部位是茎尖生长点。、如何用实验证明植物感受光周期的部位，以及光周期刺激可能是以某种化学物质来传递的？