第6章 植物的生长生理
学习要点
6.1种子的萌发和幼苗的生长
种子萌发是指在适宜的环境条件下，种子从吸水到胚根突破种皮期间所发生的一系列生理生化变化过程。种子萌发过程中的生理生化变化主要包括：种子吸水的变化、呼吸作用的变化，干种子中已有酶系统以及细胞器的活化与损伤修复、新酶系统的合成以及贮藏物质的动员等。根据吸收水分速率来分，种子萌发时的吸水可分为急剧吸水、滞缓吸水和重新迅速吸水3个阶段。种子萌发所需的酶有干种子中酶的活化和新酶的合成两个来源。种子萌发时，贮藏的有机物（淀粉、脂肪和蛋白质）在酶的作用下被分解为小分子化合物，并被运输到胚根和胚芽中被利用。种子在萌发过程中受多种内源激素控制。
水分、温度、氧气和光照等环境因素对种子的萌发有调控作用。水分是种子萌发的第一条件。种子吸水可促进种皮膨胀软化、原生质活化，代谢活动加强，进而引起贮藏物质水解，为种子萌发生长提供物质和能量。种子的萌发是由酶催化的生化反应过程，受温度的影响。种子萌发的最适温度是指种子在最短的时间范围内萌发率最高的温度。种子萌发时，由于呼吸作用旺盛，需要足够的氧气。需光种子只有在在有光条件下萌发良好，在黑暗中则不能发芽或发芽不好，如莴苣以及多种杂草种子等。红光可促进需光种子萌发，而远红光可逆转红光的效应，抑制需光种子萌发。
播种前的预处理，可提高种子活力，改善田间成苗状态。对种子进行渗透调节处理可以缩短播种至出苗所需的时间，提高幼苗的整齐度和抗逆性。
6.2 植物的组织培养
组织培养是在无菌条件下，在含有营养物质和植物生长物质等培养基中，培养离体植物组织、器官、细胞的技术。其理论依据是细胞全能性。在组织培养中，外植体经脱分化形成愈伤组织、再分化，生长发育成完整的植株。根据外植体的种类，可将植物组织培养分为器官培养、组织培养、胚胎培养、细胞培养和原生质培养等；根据培养过程不同可分为初代培养和继代培养；根据培养方式的不同分为固体培养和液体培养。植物组织培养的培养基一般都是由无机营养物、碳源、维生素、生长调节物质和有机附加物等5类物质组成。植物组织培养技术的实际应用包括：植物的育种和品种改良---包括单倍体育种和体细胞杂交、快速繁殖植物无性系、去除病毒与品种复壮、突变体的选育、生产人工种子和药用植物的工业化生产等。
6.3 植物生长的周期性
植物不同器官或整株植物的整个生长过程中，均表现出“慢—快—慢”的生长大周期。其生长曲线呈“S”形，分为迟滞期、对数生长期、直线生长期和衰老期等四个时期。植物生长速率按昼夜或季节周期发生有规律的变化，植物生长速率随季节发生规律性的变化，引起年轮的出现。同一植物同器官，生长大周期的进程不一样，应注意一种措施的使用对其它器官的影响。
6.4 植物的生长的相关性
植物生长的相关性是指植物体各部分间互相制约与促进的现象，包括地下部分与地上部分相关性、主茎与分枝的相关性和营养生长与生殖生长的相关性。植物地下部分与地上部分的生长存在相关性，根冠比（R/T）是衡量地下部分与地上部分的生长存在相关性的指标。温度较低、土壤较干燥、光照较强、磷肥供应多、氮肥适量，植物根冠比增加。顶端优势是指主轴顶端分生组织生长较快，顶芽的生长常常抑制侧芽生长的现象。激素学说是解释植物顶端优势的主流学说。顶端优势的维持和打破在农业生产上有广泛的应用。营养生长与生殖生长存在相关性，营养生长对生殖生长有促进作用，但营养生长过旺会抑制生殖生长；同时，生殖生长对营养生长有抑制作用。果树大小年现象、氮肥过多引起作物贪青晚熟均是由于营养生长与生殖生长不平衡引起的。
6.5 植物的运动
根据引起植物运动的外界刺激方向，将植物的运动分为向性运动、感性运动；另外植物还有与内在节奏有关的近似昼夜节奏的生理钟运动。向性运动是指植物的某些器官受到外界环境中单方向的刺激而产生的运动。其运动方向取决于外界刺激方向，是由生长引起的不可逆运动。主要包括向光性、向重力性、向水性、向化性。向光性与生长素分布不均匀、抑制物质分布不均匀有关。植物在重力的影响下，保持一定方向生长的特性，被称为向重力性。目前认为，植物感受重力信号的受体是平衡石（淀粉体）。另外，IAA和Ca2+也在植物向重力性上起作用。感性运动是指由没有一定方向性的外界刺激（如光暗转变、触摸、温度变化）或内部时间机制而引起的运动，外界刺激方向不能决定运动方向。主要包括感夜性、感热性、感震性。近似昼夜节昼（生理钟、生物钟）是指植物内生节奏调节的近似24小时的周期性变化节律。植物的生物钟表现出明显的生态意义。
6.6 影响植物生长的环境条件
植物的生长除受到内部因素（包括基因、激素、营养等）的影响外，还受到外界环境条件（温度、水分、光照等）的影响。植物的生长受昼夜温度周期性变化影响的现象，称为生长的温周期现象。
重点和难点
重点
（1）顶端优势、根冠比等概念
（2）植物生长大周期的规律
（3）植物生长的相关性和周期性
（4）影响植物生长的环境因素，尤其是光的影响
难点
（1）顶端优势的机理
（2）营养生长和生殖生长的相关性
自测题
一、名词解释
1. 发育；2. 生长；3. 分化；4. 生命周期；5. 形态建成；6. 极性；7. 外植体；8. 组织培养；9. 脱分化；10. 再分化；11. 胚状体；12. 生长曲线；13. 生长大周期；14. 温周期现象；15. 生长相关性；16. 顶端优势；17. 协调最适温度；18. 根冠比（R/T）；19. 人工种子；
20. 向性运动；21. 感性运动；22. 生物钟
二、填空题
1. 种子萌发时酶的形成有两种来源，一种是 ，另一种是 。
2. 蔗糖在组织培养基中的作用是 和 。
3. 生命周期是指 。
4. 植物细胞生长通常分为三个时期即： 、 和 。
5. 细胞脱分化是指 ，细胞脱分化的结果常常形成 。
6. 顶端优势是指植物的 制约了 。
7. 组织培养分化出愈伤组织中形成一些具有类似胚胎结构的细胞或细胞群叫做 ，其一端分化成 ，另一端分化成 ，将其分离转移在培养基上，最终形成完整的小植株。
8. 植物生长的相关性主要表现在 ， ， 。
9. 生产上要消除顶端优势的例子有： 、 。保持顶端优势的例子有： 、 。
10. 高等植物的运动可分为 运动和 运动。 运动是指植物器官对环境因素的单方向刺激所引起的定向运动。根据刺激因素的种类可将其分为 性、 性、向触性和 性等。并规定对着刺激方向运动的为 运动，背着刺激方向的为 运动。
三、单项选择题
1. 在IAA浓度相同条件下，蔗糖与诱导维管束分化的关系是：（ ）
（A）蔗糖浓度低时利于韧皮部分化
（B）蔗糖浓度较高时利于木质部分化
（C）蔗糖浓度适中时利于韧皮部分化
（D）蔗糖浓度适中时利于木质部和韧皮部分化
2. 根中最大伸长区所具有的特点：（ ）
（A）DNA的复制 （B）细胞分裂
（C）细胞的分化 （D）液泡的形成
3. 提高植物根冠比的水肥措施是：（ ）
（A）多施氮肥 （B）多施氮肥，少浇水
（C）多施氮钾肥 （D）多施磷肥，控制水分
4. 植物细胞伸长主要特征是：（ ）
（A）原生质增加 （B）细胞的体积增加和液泡化
（C）大量吸收矿质元素 （D）有机物增加
5. 植物器官对环境因素单方向刺激所引起的定向运动称为：（ ）
（A）运动反应 （B）向性运动 （C）生物钟 （D）感性运动
6. 植物或植物体某些器官对环境因素无一定方向的均匀作用所引起的运动称为：（ ）
（A）光周期运动 （B）近似昼夜节奏
（C）向性运动 （D） 感性运动
7. 通过组织培养方法证实了：（ ）
（A）植物细胞能进行有丝分裂 （B）植物能吸收和运输营养物质
（C）植物激素能调控植物生长发育 （D）植物细胞全能性
8. 防止植物出现黄化现象首先应注意：（ ）
（A）多施氮肥 （B）多施微量元素
（C）通风透光 （D）排水灌溉及时
9. 已倒伏的植物器官负向地性产生是由于下列那种物质分布不均匀所致：（ ）
（A）赤霉素类 （B）生长素类
（C）细胞分裂素类 （D）生长抑制物
10. 植物离体部分具有恢复植株其余部分的能力，称为：（ ）
（A）极性 （B）生长相关性 （C）再生作用 （D）细胞分化
11. 在茎的整个生长过程中，生长速率都表现出下列那种生长规律：（ ）
（A）慢－慢－快 （B）慢－快－慢
（C）快－慢－快 （D）快－快－慢
12. 协调最适温是指（ ）的温度。
（A）生长最快又健壮 （B）生长最快，但不太健壮
（C）生长次快，但很健壮 （D）生长很慢，但很健壮
13. 果树枝叶繁茂，但开花结实很少，这是由于（ ）不协调的结果。
（A）营养生长与生殖生长 （B）地上部和地下部生长
（C）主茎和侧芽生长 （D）花和叶生长
14. 禾谷类种子萌发过程中贮藏物质常转化为（ ）运往胚根胚芽。
（A）蔗糖和氨基酸 （B）有机酸和氨基酸
（C）氨基酸和葡萄糖 （D）葡萄糖和有机酸
15. 下列方法中， 组合能打破桃李等植物种子休眠。
（A）机械摩擦和温水浸种处理 （B）机械摩擦和加H2O2处理
（C）低温层积和加GA处理 （D）曝晒加GA处理
16. 促使温带树木秋季落叶的信号是（ ）。
（A）气温下降 （B）光强减弱 （C）日照变短 （D）秋季干燥
17. 由外部一定方向的刺激引起的运动现象，称为（ ）运动。
（A）向性 （B）趋性 （C）感性 （D）生物钟
四、是非与改错
1. 植物生长的最适温度是植物健壮生长的温度。（ ）
2. 已分化的植物组织和细胞在适宜的组织培养条件下经过再度分化，再经过脱分化，形成愈伤组织的过程为再分化。（ ）
3. 组织培养的理论根据是植物的再生作用。（ ）
五、解释现象
1. 早稻浸种催芽应以温水淋种，及时翻动。
2. 日温较高，夜温较低能提高甜菜、马铃薯的产量。
3. 根深叶茂。
六、简答与论述题
1. 试述植物地上部分和地下部分的相关性，如何调节植物的根冠比？
2. 分析营养生长与生殖生长的关系。如何协调达到生产栽培目的？
3. 试论述环境因素对植物生长的影响。
4. 讨论产生顶端优势可能的原因。试述植物的顶端优势现象在生产上的应用。
5．试以一种作物为例，讨论水分在其一生中的作用。
