植物的生长与分化课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 植物的生长与分化,第一节 植物生长、分化和发育的概念,第二节 植物细胞的生长和分化,第三节 植物的生长和分化,第四节 环境因子对植物生长的影响,第五节 植物的运动,第十二章 植物的生长与分化第一节 植物生长、分化和发育的概念,植物生长分化和发育的概念,植物生长分析,第一节 植物生长、分化和发育的概念,第一节 植物生长、分化和发育的概念,受精卵,种子萌发,营养体形成,生殖体形成,在植物的整个生命周期中，不断进行着生长和分化。,胚胎形成,开花结实,衰老死亡,受精卵种子萌发营养体形成生殖体形成在植物的整个生命周期中，不,生长,(growth):,由细胞分裂、细胞伸长以及原生质体、细胞壁的增长引起的植物体体积、重量、长度的不可逆增加。是一种量的变化。,整株水平,上体现在根，茎，叶，花，果实和种子的体积增大和干重的增加。,细胞水平,上通过原生质的增加，细胞分裂、伸长和扩大来实现的。,生长 (growth):由细胞分裂、细胞伸长以及原生质体、细,分化,(differentiation):,来自同一合子或遗传上同质细胞转变为异质细胞的过程,;,即植物细胞在结构、功能和生理生化及形态、机能和化学构成上发生的根本性质的变化的过程。,分化 (differentiation):来自同一合子或遗传,例如：从受精卵细胞分裂转变成,胚,；,从生长点转变为,叶原基、花原基,；,从形成层转变成,输导组织、机械组织、保护组织,；,正是由于这些不同水平上的分化，植物细胞才形成各种组织，各种组织又组成了器官。植物的各个部分才有不同的形态和生理功能。,例如：从受精卵细胞分裂转变成胚；正是由于这些不同水平上的分化,发育,(Development):,是植物生长和分化的总和的表现,通过生长分化而形成执行各种不同功能的组织与器官,表现出形态建成过程。是植物生长分化的动态过程。,从叶原基到长成成熟的叶片,叶的发育,从根原基发生到形成完整根系,根的发育,茎端的分生组织形成花原基，再转变成花蕾，到形成花序最后花蕾长大,花的发育,发育 (Development):是植物生长和分化的总和的表,从分子生物学角度看,植物的生长、分化和发育的本质就是基因按特定的程序表达而引起植物生理生化活动和形态结构上的变化。,从分子生物学角度看, 植物的生长、分化和发育的本质就是基因按,生长,-,是量变，是基础；,分化,-,是质变，变异生长；,发育,-,是器官或整体有序的量变与质变。,发育包含了生长和分化,。,植物的地上部是通过茎尖的分化和生长产生的。如花的发育，包括花原基的分化和花器官各部分的生长；果实的发育包括了果实各部分的生长和分化等。,生长-是量变，是基础； 发育包含了生长和分化。植物的地上部是,植物生长分析,植物生长分析,：利用数量的概念从空间和时间上来描述植物的生长状态。,植物生长的测量指标：,1.,体积（长度和直径）：粗略,2.,鲜重：受环境条件影响波动大。,3.,干重；有例外情况,4.,细胞数：适合细胞种类比较单纯的个体和组织。,无论哪个指标单独应用都,不能完整的客观地,描述植物的生长状态。,植物生长分析植物生长分析：利用数量的概念从空间和时间上来描述,植物生长的分析方法,植物生长的流体运动学性质,植物的生长可以被看作某一细胞远离顶端的位移过程。,植物生长的分析方法植物生长的流体运动学性质植物的生长可以被看,植物根尖的生长也是由不断变化的生长细胞构成一个相对静止的根尖形态,植物可被看作是由不断生长运动和变化着的细胞、组织构成的具有相对固定形态的物体。,植物根尖的生长也是由不断变化的生长细胞构成一个相对静止的根尖,植物的生长曲线,生长轨迹曲线,：在茎或根生长区的某一点作一个标记，该标记代表茎或根生长区的一个组织单元，随着茎或根的生长，该组织单元与茎或根尖端间的距离将随之不断增大。将该距离随时间变化的关系作函数图，即为该组织单元的生长轨迹曲线。,反映了植物的某一组织单元在一定的时间阶段内发生的位置变化，是植物生长的,具体描述,。,植物的生长曲线生长轨迹曲线：在茎或根生长区的某一点作一个标记,生长轨迹曲线。图中的每一条曲线都代表根上的某一点与根尖之间的距离随时间的变化情况。,距根尖距离（毫米）,生长轨迹曲线。图中的每一条曲线都代表根上的某一点与根尖之间的,生长速率曲线,以组织单元的生长速率为纵坐标，以它们和茎（根）尖顶端的距离为横坐标作图，得到植物的,生长速率曲线,。,反映了植物整体在某特定时刻下的生长状态，是对植物生长的,总体描述,。,生长速率曲线以组织单元的生长速率为纵坐标，以它们和茎（根）尖,生长速率图。该图表示根上的每一点相对于根尖的生长速率与此点和根尖之间的距离有关，离根尖越近，生长速率越小，离根尖越远，生长速率越大，最后达到一个恒定值，此值即为根的伸长生长速率。,距根尖距离（毫米）,生长速率图。该图表示根上的每一点相对于根尖的生长速率与此点和,相对生长速率曲线,指植物某一组织单元的伸长速率，即在单位时间内，该组织单元两端之间的相对距离的变化量。,相对生长速率曲线（,dv/ds,） ：,总体描述,相对生长速率曲线指植物某一组织单元的伸长速率，即在单位时间内,相对生长速率图。该图表示根上每点自身的相对生长速率（,dv/ds,）与其位置的关系，从图中可以判别根上生长最快的区域为距根尖,3-6,毫米处。,相对生长速率图。该图表示根上每点自身的相对生长速率（dv/d,第二节 植物细胞的生长和分化,细胞分裂,细胞生长,细胞分化,细胞周期,细胞体积不可逆增加,细胞壁,细胞壁松弛和新细胞壁物质增加,第二节 植物细胞的生长和分化细胞分裂细胞生长细胞分,细胞壁松弛酶,木葡聚糖内糖基转移酶,(XET),扩张蛋白（,expansin,）,细胞壁松弛酶木葡聚糖内糖基转移酶(XET)扩张蛋白（expa,植物的生长与分化课件,在细胞生长过程中，细胞壁物质连续合成和分泌，新的物质不断在细胞壁中组装。,在细胞生长过程中，细胞壁物质连续合成和分泌，新的物质不断在细,一、植物细胞分化,植物细胞分化的四步模式,影响细胞分化的调控因素,极性与不均等分裂,位置效应,胞间通讯,一、植物细胞分化植物细胞分化的四步模式,（一）细胞分化过程四步模式：,诱导细胞分化信号的产生和感受,分生细胞特征基因的关闭以及分化细胞特征基因的表达,形成分化细胞结构和功能的表达基因,导致细胞结构和功能上的分化成熟,产生生长素，皮层薄壁细胞接受,IAA,诱导,AtHB-8,的表达,调节所需蛋白酶基因和核酸酶基因的表达,这两类基因表达产物参与导管分子成熟时的细胞自溶,植物细胞分化,维管细胞,（一）细胞分化过程四步模式：诱导细胞分化信号的产生和感受分生,（二）分化过程的调控因素,1,、细胞分化与极性（,polarity,）,极性,是指植物器官、组织或细胞在形态结构、生化组成以及生理功能上的不对称性,个体水平的极性,器官水平的极性,细胞极性,（二）分化过程的调控因素1、细胞分化与极性（polarity,墨角藻极性的形成及其与分化的关系,无极性合子,单向钙离子流为特征的极性,分泌小泡形成细胞壁,胚胎,叶极,根极,原叶细胞,根细胞,墨角藻极性的形成及其与分化的关系无极性合子单向钙离子流为特征,细胞极性是由于细胞内细胞器（包括细胞核）的不均衡分布、质膜表面功能蛋白的不均衡分布、胞内,ca,2+,浓度梯度、,PH,梯度的存在等原因造成的。,细胞极性是由于细胞内细胞器（包括细胞核）的不均衡分布、质膜表,植物的极性与再生,柳树枝条的极性与再生,A.,正放：上端出芽，下端生,根,B.,倒置：下端出芽，芽朝上； 上端长根，根朝下,植物体的极性在受精卵中已形成，并延续给植株。当胚长成新植物体时，仍然明显地表现出极性。,根的切段在再生植株上也有极性，通常是在近根尖的一端形成根，而在近茎端形成芽,不同器官的极性强弱不同，一般来说，茎,根,叶,叶片在再生时也表现出极性,植物的极性与再生柳树枝条的极性与再生 植物体的极性在受精卵中,细胞极性是不均等分裂的基础,不均等分裂是细胞分化的基础,细胞极性是不均等分裂的基础不均等分裂是细胞分化的基础,胚的极性表现在一端形成胚根，另一端形成胚芽,合子的分裂和胚的发育,胚的极性表现在一端形成胚根，另一端形成胚芽合子的分裂和胚的发,A.,无秋水仙素处理,B.,高浓度秋水仙素,C.,低浓度秋水仙素,分裂被抑制,均等分裂,营养细胞,LAT52,基因表达,无细胞分裂,仍为营养细胞,LAT52,基因表达,两个营养细胞,均有,LAT52,基因表达,利用秋水仙碱干扰花粉母细胞分裂的试验，证明花粉（小孢子）的形成必须经由不均等分裂。,不均等分裂,生殖细胞,无,LAT52,基因表达,不均等分裂决定细胞分化例：,花粉细胞分化,A.无秋水仙素处理营养细胞无细胞分裂两个营养细胞均有LAT5,例：,气孔保卫细胞的分化、根毛的分化、筛管的分化,例：气孔保卫细胞的分化、根毛的分化、筛管的分化,植物的细胞间通讯在功能有机体形成过程的协调中起关键作用。 信号系统必须在局部水平起作用而协调细胞分化事件,然后在长距离水平协调不同植物部分的发育和生理反应,甚至必须在不同的植物个体间进行传递。 面对细胞间信号传递的多方需求,植物已经进化形成了很多不同的分子机制。,2.,细胞间通讯与细胞分化：,植物的细胞间通讯在功能有机体形成过程的协调中起关键作用。 信,胞间通讯可通过由胞间连丝相连的共质体进行，也可通过细胞壁空间构成的质外体进行。,植物体内一些重要的发育调节蛋白可以通过胞间连丝进行胞间移动,筛管中含有大量蛋白质，但是筛管是无核细胞不能合成蛋白，这些蛋白质只能由相邻的的伴胞合成，通过胞间连丝运入筛管。,胞间通讯可通过由胞间连丝相连的共质体进行，也可通过细胞壁空间,大量的试验证据表明，植物细胞分化过程中，分化调节物质主要通过胞间连丝进行胞间主动运输。,金鱼草（,Antirrhinum,在金鱼草（,Antirrhinum,）中，,FLO,基因（一种转录因子基因）只在成花分生组织的,L1,层中表达，,FLO,基因编码的蛋白通过,胞间连丝,运输到其它层的分生组织细胞内，诱导其它细胞层内花器官特征基因的表达。,大量的试验证据表明，植物细胞分化过程中，分化调节物质主要通过,3.,位置效应（,positional effect,）,指细胞在器官和组织中的位置影响甚至决定其分化方向和生理功能。,分生组织中的组织原细胞是一种,决定态,的细胞，分化只能向某一特定方向进行，发育途径不再改变,。（例：中柱原细胞 中柱鞘和维管组织）,3. 位置效应（positional effect）指细胞,细胞的决定态是相对的,细胞位置的改变将导致其分化方向的改变,。（例：激光束切除静止中心，临近的原形成层细胞产生新的静止中心）,位置效应在细胞分化中起决定作用。,细胞的决定态是相对的, 细胞位置的改变将导致其分化方向的改变,植物的生长与分化课件,位置效应是决定细胞分化的决定因素,常春藤,(,Hedera,),、女贞,(,Ligustrum,),和天竺葵,(,Pelargonium,),属植物具有的周缘嵌合的斑纹叶片,位置效应是决定细胞分化的决定因素 常春藤(Hedera)、女,在叶原基分化过程中，,L1,层细胞分化形成叶片的上下表皮细胞，,L2,仅分化亚表皮层，,L3,分化叶肉细胞。,在叶原基分化过程中，L1层细胞分化形成叶片的上下表皮细胞，L,