第9章 植物的成熟和衰老生理
学习要点
9.1种子和果实的发育与成熟
植物开花受精后，逐步发育形成种子和果实。种子和果实形成时，形态及生理生化上都发生很大的变化。在种子的发育成熟过程中，除了胚和胚乳细胞的增殖和扩大以外，还有核酸的合成、酶活性的变化、激素的调节、以及贮藏物质的合成和积累。有机物主要向合成方向进行，可溶性的、低分子物质逐渐转化为不溶性的、高分子化合物（如淀粉、蛋白质、脂肪等）贮藏起来。种子的化学成分受光照、水分、温度和矿质营养等外界环境的影响。种子的发育促进果实的发育，这主要是种子内合成的激素能吸引光合产物、水分、矿质向果实和种子运输。
在果实的成熟过程中，发生一系列的变化：呼吸跃变，与乙烯增多有关；淀粉转化为可溶性糖，果实变甜；有机酸含量下降，酸味减少；单宁被氧化成过氧化物或凝结成不溶性物质，涩味消失；产生酯、醇、醛和萜类等挥发性物质，具有特殊香味；果胶酶和原果胶酶活性增强，果肉细胞分离，果实软化；叶绿素含量下降，花色苷和类胡萝卜素含量增加，果实色泽变艳。
9.2植物的休眠
休眠是生理或环境因素引起植物生长暂时停止，是植物的一种重要适应现象。种子休眠的原因主要有种皮的限制、种子未完成后熟、胚未完全发育以及存在抑制萌发的物质。解除种子休眠的方法有机械破损、浸泡冲洗、层积处理、激素与化学药剂处理和晾晒等。延存器官休眠也需人工打破和延长。
9.3植物的衰老
衰老是成熟细胞、组织、器官和整个植株自然地终止生命活动的一系列衰败过程，是植物体生命周期的最后阶段。植物衰老有整株衰老、地上部衰老、渐近衰老和落叶衰老四种类型。衰老主要受遗传基因控制，但也受环境条件的影响。植物衰老时，蛋白质及核酸降解，光合和呼吸速率下降，膜由液晶态转变为凝固态，失去选择透性。植物衰老的机理有营养亏缺学说、DNA损伤学说、自由基损伤学说、植物激素调节学说、程序性细胞死亡理论等。
9.4植物器官的脱落
器官脱落是植物器官自然离开母体的现象，是植物适应环境、保存自己和保证后代繁衍的一种生物学特性。脱落分为正常脱落、生理脱落和胁迫脱落三种类型。器官在脱落之前先形成离层。器官脱落可受多种因子的诱导，生长素和乙烯的含量和比值调控器官脱落。温度过高或过低、干旱、弱光、短日照等促进脱落。
重点和难点
重点
（1）种子果实成熟过程中的生理生化变化
（2）种子和延存器官休眠的原因以及打破休眠的措施
（3）植物衰老的类型与机理
难点
（1）种子休眠的生理机制
（2）衰老的机理与调控
（3）器官脱落的生理机制以及与植物激素的关系
自测题
一、名词解释
1. 单性结实；2. 呼吸跃变；3. 休眠；4. 强迫休眠；5. 生理休眠；6. 种子的后熟作用；7. 层积处理；8. 衰老；9. 活性氧；10. 细胞凋亡；11. 脱落；12. 离层
二、填空题
1. 种子成熟时，累积的磷化合物主要是 。
2. 种子内贮藏物的积累与栽培地区和生态条件有密切关系。我国北方的大豆 高而 低，我国南方的大豆 低而 高。北方小麦 高于南方小麦。
3. LEA蛋白的特点是具有很高的 和 性，能被 诱导合成。
4. 油料作物种子成熟过程中脂肪代谢的两个显著特点是：酸价 ，碘价 。
5. 果实成熟时，变甜是因为 ，变香是因为 ，变艳是因为 ，变软是因为 。
6. 许多肉质果实在成熟时其呼吸作用____，这个时期称为_____，已查明激素_____与这一过程有密切的关系。
7. 核果的生长曲线呈 型。
8. 柑橘在成熟时果皮颜色由绿逐渐变黄是由于 。
9. 温度较低而昼夜温差大时,有利于 脂肪酸的形成。
10. 种子休眠的原因有 、 、 和 。
11. 种子的后熟作用可分为 和 。
12. 光照能显著影响植物的衰老过程： 和 延缓植物衰老，_________和 能促进植物衰老。
13. 叶片衰老时，蛋白质含量下降的原因有两种可能：一是蛋白质 ；二是蛋白质 。
14. 脱落的生长素梯度学说认为：横过离层区两边生长素的浓度梯度影响脱落，即远轴端生长素含量 ，离层不形成；近轴端生长素含量 ，离层可形成。
15.环境因素对脱落有很大影响，一般温度 或 时，都加速器官脱落；光照 时，器官也容易脱落。
16.跃变型果实成熟时，激素_______含量升高；非跃变型果实成熟时，激素_______含量升高。
17.叶片脱落的部位在 ，与脱落有密切关系的酶是 和 。
18.能有效打破种子休眠的植物激素是 ，延缓叶片衰老的激素是 ，促进果实成熟的激素是 。
19. 光延缓叶片衰老是通过循环式光合磷酸化提供 ，从而减缓 含量的降低幅度。
20.植物衰老时的生理生化变化有___________、____________、____________、____________等几种表现。
三、单项选择题
1. 在油料种子成熟过程中，糖类总含量是：( )
（A）不断下降 （B）不断升高 （C）变化不大 （D）先升后降
2. 与一般地区相比，干旱地区种子：( )
（A）淀粉含量较低，蛋白质含量较高
（B）淀粉含量较高，蛋白质含量较低
（C）淀粉与蛋白质含量都较低
（D）淀粉与蛋白质含量都较高
3. 防止衰老的植物激素是：( )
（A）生长素 （B）赤霉素 （C）细胞分裂素 （D）乙烯
4. 日照长度是引起衰老的重要环境因子，它是：( )
（A）长日照 （B）短日照 （C）中间型日照 （D）长夜
5. 树木的冬季休眠是由（ ）引起的。
（A）低温 （B）缺水 （C）短日照 （D）干燥
6. 诱导离层区内纤维素酶和果胶酶形成的激素：( )
（A）生长素 （B）赤霉素 （C）细胞分裂素 （D）乙烯
7. 油料种子在形成脂肪的过程中，先形成：( )
（A）饱和脂肪酸 （B）不饱和脂肪酸
（C）游离脂肪酸 （D）不游离脂肪酸
8. 果实成熟时，胞间层彼此分离使果肉变软，它是由于：( )
（A）淀粉变成糖 （B）单宁被氧化
（C）果胶被分解 （D）蛋白质转变成氨基酸
9. 由于外界环境条件不适宜，因而引起植物休眠称为：( )
（A）自发休眠 （B）深休眠 （C）强迫休眠 （D）内因休眠
10. 植物衰老时，PPP途径在呼吸中所占比例：( )
（A）增加 （B）减少 （C）不变 （D）先减少后增加
11. 叶片衰老时，植物体内发生一系列生理变化，其中蛋白质和RNA含量：( )
（A）显著下降 （B）显著上升
（C）变化不大 （D）蛋白质含量下降，RNA含量上升
12.大多数肉质果实的生长曲线是：( )
（A）双S型 （B）不规则型 （C）S型 （D）x型
13.下列几种酶中，与器官脱落有关的是：( )
（A）淀粉酶 （B）纤维素酶 （C）核酸酶 （D）蛋白酶
14.目前，多认为与植物器官衰老有关的是：( )
（A）营养亏缺 （B）温度 （C）自由基 （D）O2
15.在多年生树木秋季落叶过程中起主要作用的激素是：( )
（A）脱落酸 （B）乙烯 （C）生长素 （D）细胞分裂素
16.下列因素中的哪一种可能是种子休眠的原因：( )
（A）胚末成熟 （B）湿度太低 （C）温度太低 （D）光照太强
17.路灯下生长的树木往往易冻死的原因是：( )
（A）路灯光谱不利于植物正常休眠
（B）与路灯下温差大有关
（C）路灯下光照时间延长，树木不能正常休眠
（D）路灯下植物水分代谢失常
18.下列果实中，有呼吸跃变现象的有：( )
（A）桃 （B）葡萄 （C）番茄 （D）草莓
19.秋天路灯下的法国梧桐落叶较晚，是因为：( )
（A）叶片光合作用时间延长，叶中累积了较多的糖。
（B）由于路灯散发的热，使空气温度升高。
（C）由于光照时间延长，延迟了叶内诱导休眠物质的形成。
（D）由于光照时间延长，促进了叶内诱导休眠物质的形成。
20.果实种子成熟时的吸水主要通过：( )
（A）渗透作用 （B）吸涨作用（C）代谢性吸水（D）无法确定
21.生长在沙漠的滨藜属植物种子的休眠主要原因是：( )
（A）种皮限制 （B）种子未完成后熟
（C）胚未完全发育 （D）抑制物质的存在
22.叶片脱落与生长素有关，把生长素施于离区的近基端一侧，则会：( )
（A）加速脱落 （B）抑制脱落 （C）无影响 （D）不能确定
23.在果实呼吸跃变之前，果实内含量明显升高的植物激素是：( )
（A）生长素 （B）赤霉素 （C）细胞分裂素 （D）乙烯
24.在离层细胞中与脱落密切相关的酶是( )
（A）脂肪酶和果胶酶 （B）果胶酶和纤维素酶
（C）淀粉酶和纤维素酶 （D）淀粉酶和核酸酶
25.油料种子成熟过程中碘价上升，表示（ ）含量增加。
（A）油脂 （B）游离脂肪酸 （C）不饱和脂肪酸 （D）饱和脂肪酸
26.纤维素是由（ ）聚合而成的多糖
（A）α-葡萄糖 （B）β-葡萄糖 （C）果糖 （D）麦芽糖
27.欧洲白蜡、人参等种子休眠的最主要原因是（）。
（A）硬实 （B）不透气 （C）抑制物质存在 （D）胚未成熟
28.试验证实，膜脂不饱和脂肪酸越多，植物抗寒性就越 （ ）。
（A）增强 （B）减弱 （C）保持稳定 （D）稍有变化
29.大气中氰化物对植物的最大危害是 （ ）。
（A）抑制呼吸 （B）损伤细胞膜
（C）破坏水分的平衡 （D）光合下降
30.植物适应干旱条件的形态特征之一是根冠比 （ ）。
（A）小 （B）大 （C）中等 （D）比较小
四、判断题
1.阴雨高湿通常加速种子的成熟。（ ）
2.未成熟的果实有酸味，是因为果肉中含有很多抗坏血酸的缘故。（ ）
3.衰老或成熟而引起的器官脱落是不正常脱落，这是植物对外界环境的适应特性。（ ）
4.离层区两边生长素的浓度梯度影响脱落。梯度大，离层可以形成，导致脱落；梯度小，离层不形成，不会脱落。（ ）
5.低温是引起树木休眠的原因。（ ）
6.果实成熟时会发生淀粉的水解。（ ）
7.苹果果实生长显双S形生长曲线。（ ）
8.风干种子的萌发、果实内种子的形成、休眠芽复苏等的吸水主要取决于衬质势的大小。（ ）
9.生长素能抑制脱落。（ ）
10. 对大多数植物来说，短日照是休眠诱导因子，而休眠的解除需要经历冬季的低温。（ ）
五、解释现象
1. 北方大豆比南方大豆出油率高。
2. 果实在向阳的一面着色鲜艳。
3. 吐鲁番的葡萄和哈密瓜特别甜。
4. 施用生长素、赤霉素可以诱导蕃茄形成无籽果实。
六、问答题
1.种子发育可分为哪几个时期？各时期在生理上有哪些特点？
2.深秋时树木的芽为什么会进入休眠状态？
3.概述环境因子对脱落的影响。
4.肉质果实成熟时有哪些生理生化变化？
5.种子成熟时的生理生化变化是怎样的?
6.综述植物种子休眠类型，生理机制有何不同？
7.植物的衰老有何生物学意义?衰老时有哪些生理生化变化?
8.综述自由基代谢在植物衰老中的作用？
9. 简述影响植物衰老的环境因素。
10. 试述植物衰老的生理原因及调控机制。
11. 举例说明植物衰老有几种方式？
12.在果实储藏中，呼吸跃变产生的可能原因是什么，可采用哪些措施来调节呼吸跃变？
13. 试述乙烯与果实成熟的关系及其作用机理。
14. 种子休眠的原因有哪些？如何解除休眠？
15. 为什么较大的昼夜温差有利于种子成熟和产品质量的提高?
16. 实践中如何调控器官的衰老与脱落？
17. 简述果实的生长模式及其形成原因？
18. 简述器官脱落的原因和生物学意义。
