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1、 第五節(jié) 植物的光形態(tài)建成光對植物的影響主要有兩個方面：光對植物的影響主要有兩個方面：2.2.光調(diào)節(jié)植物整個生長發(fā)育，以便更好光調(diào)節(jié)植物整個生長發(fā)育，以便更好地適應(yīng)外界環(huán)境。地適應(yīng)外界環(huán)境。種種子，幼子，幼苗苗，成苗，花，成苗，花芽分化芽分化，開，開花、花、結(jié)結(jié)果，這果，這些過程都是受光調(diào)節(jié)的。些過程都是受光調(diào)節(jié)的。 光下生長的玉米光下生長的玉米 暗中生長的玉米暗中生長的玉米 光下生長的大豆光下生長的大豆 暗中生長的大豆暗中生長的大豆光形態(tài)建成（光形態(tài)建成（photomorphogenesis）：）：依賴光控制細胞的分化、結(jié)構(gòu)和功能的依賴光控制細胞的分化、結(jié)構(gòu)和功能的改變，最終匯集成組織和器官
2、的建成，稱為改變，最終匯集成組織和器官的建成，稱為光形態(tài)建成。光形態(tài)建成。三種光受體三種光受體植物體內(nèi)至少存在植物體內(nèi)至少存在3種光受體：種光受體：光敏色素：光敏色素：感受紅光及遠紅光區(qū)域的光；感受紅光及遠紅光區(qū)域的光；隱花色素和向光素：隱花色素和向光素：感受藍光和近紫外光區(qū)感受藍光和近紫外光區(qū)域的光；域的光；UVB受體：受體：感受紫外光感受紫外光B區(qū)域的光。區(qū)域的光。1. 1.光敏色素的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì)光敏色素的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì)紅光區(qū)（紅光區(qū)（600700nm，660nm）遠紅光區(qū)（遠紅光區(qū)（720760nm，730nm）萵苣種子在黑暗、萵苣種子在黑暗、紅光和遠紅光下紅光和遠紅光下的萌發(fā)的萌發(fā)2.2.光
3、敏色素的性質(zhì)光敏色素的性質(zhì) (1) (1)光敏色素是一種易溶于水的二聚體色素蛋白，光敏色素是一種易溶于水的二聚體色素蛋白，每個亞基由生色團和脫輔基蛋白組成每個亞基由生色團和脫輔基蛋白組成 (2) (2)光敏色素的吸收光譜光敏色素的吸收光譜穩(wěn)定型穩(wěn)定型Pr（紅光吸收型）吸收峰在（紅光吸收型）吸收峰在660nm；活躍型；活躍型為為Pfr（遠紅光吸收型）吸收峰在（遠紅光吸收型）吸收峰在730nm (3) (3)光敏色素生色團與脫輔基蛋白的合成與裝配光敏色素生色團與脫輔基蛋白的合成與裝配Figure 9-3 二、光敏色素的分布、生理作用與反應(yīng)類型二、光敏色素的分布、生理作用與反應(yīng)類型2.光敏色素的生理
4、作用光敏色素的生理作用表表9.2 高等植物中一些由光敏色素控制的反應(yīng)高等植物中一些由光敏色素控制的反應(yīng)1.種子萌發(fā)種子萌發(fā)6.小葉運動小葉運動11.光周期光周期16.葉脫落葉脫落2.彎鉤張開彎鉤張開7.膜透性膜透性12.花誘導花誘導17.塊莖形成塊莖形成3.節(jié)間伸長節(jié)間伸長8.向光敏感性向光敏感性13.子葉張開子葉張開18.性別表現(xiàn)性別表現(xiàn)4.根原基起始根原基起始9.花色素形成花色素形成14.肉質(zhì)化肉質(zhì)化19.單子葉植物單子葉植物葉片展開葉片展開5.葉分化和擴大葉分化和擴大 10.質(zhì)體形成質(zhì)體形成15.偏上性偏上性20.節(jié)律現(xiàn)象節(jié)律現(xiàn)象Tanada effect 我國發(fā)現(xiàn)的我國發(fā)現(xiàn)的光敏核不育
5、水稻光敏核不育水稻農(nóng)墾農(nóng)墾58S的雄的雄性器官發(fā)育過程，也是通過光敏色素去感性器官發(fā)育過程，也是通過光敏色素去感受日照的長短。在長日照下不可育，即不受日照的長短。在長日照下不可育，即不結(jié)實；而短日照下可育。結(jié)實；而短日照下可育。敏感基因雄性不孕敏感基因雄性不孕1 1 藍光和紫外光反應(yīng)藍光和紫外光反應(yīng)藍光反應(yīng)：藍光反應(yīng)：藍光調(diào)節(jié)器官與細胞器的運動。高等植藍光調(diào)節(jié)器官與細胞器的運動。高等植物典型的藍光反應(yīng)有向光性、抑制幼莖伸長、刺激物典型的藍光反應(yīng)有向光性、抑制幼莖伸長、刺激氣孔張開和調(diào)節(jié)基因表達。氣孔張開和調(diào)節(jié)基因表達。高等植物典型的藍光反應(yīng)：高等植物典型的藍光反應(yīng)：氣孔運氣孔運動動莖伸長抑制莖
6、伸長抑制(Inhibition of stem elongation)調(diào)節(jié)色素合成調(diào)節(jié)色素合成Callus induction and anthocyanin accumulation in Celosia cristata phumosa WL RL BL Dark第六節(jié)第六節(jié) 植物的運動植物的運動 植物的運動植物的運動(movement)是指植物是指植物體的器官在空間上產(chǎn)生的位置移體的器官在空間上產(chǎn)生的位置移動。植物的運動分為動。植物的運動分為向性運動向性運動、感性運動感性運動和和近似晝夜節(jié)奏近似晝夜節(jié)奏一、向性運動一、向性運動 向性運動向性運動(tropic movement)是指植是指
7、植物的某些器官由于受到外界環(huán)境物的某些器官由于受到外界環(huán)境中中單方向單方向的刺激而產(chǎn)生的生長性的刺激而產(chǎn)生的生長性運動。運動。 向性運動可分為向性運動可分為向光性、向重向光性、向重力、向化性和向水性等力、向化性和向水性等1、向光性、向光性(phototropism) 植物隨著光源的方向而彎曲的植物隨著光源的方向而彎曲的特征叫向光性。這是植物對單向特征叫向光性。這是植物對單向光刺激的一種反應(yīng)。向光性可分光刺激的一種反應(yīng)。向光性可分為為正向光性、負向光性正向光性、負向光性和和橫向光橫向光性性（器官生長方向與射來光垂直器官生長方向與射來光垂直） 不同波長的光所引起的向光性反應(yīng)不同：不同波長的光所引起
8、的向光性反應(yīng)不同：藍紫光最強，黃光最弱藍紫光最強，黃光最弱。1 1、生長素分布不均勻：、生長素分布不均勻：原因：單側(cè)光引起器官尖端不同部分產(chǎn)生電原因：單側(cè)光引起器官尖端不同部分產(chǎn)生電勢差，向光側(cè)帶負電，背光側(cè)帶正電，吸引勢差，向光側(cè)帶負電，背光側(cè)帶正電，吸引IAAIAA- -向背光側(cè)移動，導致背光側(cè)的向背光側(cè)移動，導致背光側(cè)的IAAIAA多，生多，生長快，植物向光彎曲長快，植物向光彎曲。植植物產(chǎn)生向光性反應(yīng)原因：物產(chǎn)生向光性反應(yīng)原因：2 2、抑、抑制物質(zhì)分布不均制物質(zhì)分布不均勻勻單側(cè)單側(cè)光光下下黃黃化燕麥芽化燕麥芽鞘鞘、向日葵下胚軸和蘿、向日葵下胚軸和蘿卜卜下胚軸都會向光彎曲下胚軸都會向光彎曲
9、( (兩側(cè)兩側(cè)IAA IAA 含量含量無無不不同同) )。發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)：生長抑制物向光側(cè)多于背光側(cè)生長抑制物向光側(cè)多于背光側(cè)向日葵生長抑制物向日葵生長抑制物：可能是黃質(zhì)醛可能是黃質(zhì)醛蘿蘿卜卜下胚軸生長抑制物下胚軸生長抑制物：可能是蘿卜寧和蘿可能是蘿卜寧和蘿卜酰胺卜酰胺植植物產(chǎn)生向光性反應(yīng)原因：物產(chǎn)生向光性反應(yīng)原因：2.向重力性向重力性(gravitropism) 植物在重力的影響下，保持一植物在重力的影響下，保持一定方向生長的特性稱為向重力性定方向生長的特性稱為向重力性 向重力性只發(fā)生于正在生長的向重力性只發(fā)生于正在生長的部位部位根順著重力作用方向生長稱根順著重力作用方向生長稱正向重力性正向重力性
10、莖逆著重力作用方向生長稱莖逆著重力作用方向生長稱負向重力性負向重力性地下莖側(cè)水平方向生長稱地下莖側(cè)水平方向生長稱橫向重力性橫向重力性錦紫蘇兩兩棲焊棲焊菜根菜根冠冠中的淀粉中的淀粉粒粒 植物中感受重力刺激的受體是植物中感受重力刺激的受體是平衡石平衡石。植物器官中的淀粉體具。植物器官中的淀粉體具有平衡石的作用有平衡石的作用 根部的平衡石在根部的平衡石在根冠根冠中，莖部中，莖部的平衡石分布在維管束周圍的的平衡石分布在維管束周圍的12層細胞（層細胞（淀粉鞘淀粉鞘）向重力性的機理：向重力性的機理：根橫放時，平衡石根橫放時，平衡石“沉降沉降”到細胞下側(cè)的內(nèi)到細胞下側(cè)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，產(chǎn)生壓力，誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放質(zhì)網(wǎng)
11、上，產(chǎn)生壓力，誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+ 到到細胞質(zhì)中，細胞質(zhì)中，Ca2+ 和鈣調(diào)素結(jié)合，激活細胞下和鈣調(diào)素結(jié)合，激活細胞下側(cè)的生長素泵和鈣泵，引起細胞下側(cè)生長素側(cè)的生長素泵和鈣泵，引起細胞下側(cè)生長素和和Ca2+ 的積累。的積累。以此同時，在橫放根的下側(cè)積累較多的以此同時，在橫放根的下側(cè)積累較多的ABA和過多和過多IAA，從而抑制下側(cè)的生長，引起根尖，從而抑制下側(cè)的生長，引起根尖向下彎曲生長。向下彎曲生長。下面裝置中的植物根和莖怎樣生長？下面裝置中的植物根和莖怎樣生長？3.向化性和向水性向化性和向水性 向化性向化性(chemotropism)是由于某是由于某些化學物質(zhì)在植物周圍分布不平些化學物質(zhì)在
12、植物周圍分布不平均而引起生長的特性均而引起生長的特性 植物根部生長就有向化性現(xiàn)象，植物根部生長就有向化性現(xiàn)象，花粉管生長也表現(xiàn)出向化性花粉管生長也表現(xiàn)出向化性4.向觸性(thigmotropism)植物受單方向機械刺激引起的運動現(xiàn)象例:攀援植物的生長二二 感性運動感性運動 感性運動感性運動(mastic movement)是指無是指無一定方向的外界刺激均勻作用于一定方向的外界刺激均勻作用于整株植物或某些器官所引起的運整株植物或某些器官所引起的運動，運動方向與刺激方向無關(guān)動，運動方向與刺激方向無關(guān)感性運動分為兩類：感性運動分為兩類：由于細胞膨壓變化產(chǎn)生的可逆由于細胞膨壓變化產(chǎn)生的可逆的的緊張性運
13、動緊張性運動由于生長不均勻而引起的不可由于生長不均勻而引起的不可逆的生長性運動。如逆的生長性運動。如感熱性運感熱性運動動1.感夜性運動感夜性運動 感夜性感夜性(nyctinasty)是指由于晝夜是指由于晝夜交錯、光暗變化而引起的與生長交錯、光暗變化而引起的與生長無關(guān)的運動無關(guān)的運動 運動的內(nèi)在原因可能與生長素運動的內(nèi)在原因可能與生長素有關(guān)有關(guān) 竹芋2.感震性運動感震性運動 感震性感震性(seismonasty)是由于機械是由于機械刺激而引起的與生長無關(guān)的植刺激而引起的與生長無關(guān)的植物運動物運動 感震性運動與葉柄基部葉褥感震性運動與葉柄基部葉褥細胞的膨壓變化有關(guān)細胞的膨壓變化有關(guān)含羞草食蟲草http:/ 種子生活力種子生活力種子活力種子活力細胞全能性細胞全能性根冠比根冠比愈傷組織愈傷組織頂端優(yōu)勢頂端優(yōu)勢 試述種子種子萌發(fā)時的生理生化變化？試述種子種子萌發(fā)時的生理生化變化？重點內(nèi)容：重點內(nèi)容：1.光形態(tài)建成光形態(tài)建成2.光敏色素、光敏色素、pfr 、pr3 .藍光反應(yīng)藍光反應(yīng)4.簡述植物向光性和根向重性運動的機理簡述植物向光性和根向重性運動的機理
植物生理學：第九章 植物的生長生理2
