植物的成熟和衰老生理,第一节 种子成熟时的生理生化变化第二节 果实成熟时的生理生化变化第三节 种子和延存器官的休眠第四节 植物的衰老和器官的脱落,第一节 种子成熟时的生理生化变化,子房,子房壁 (2n),胚珠,珠被(2n),胚囊,卵 (n),精子(n),受精卵(2n),胚(2n),种子(2n),2级核(n+n),精子 (n),受精极核 (3n),胚乳 (3n),果实,果皮 (2n),种皮(2n),+,+,1、糖类的变化：,一、主要有机物的变化,水稻在开花后的最初几天，颖果的可溶性糖和淀粉的含量都增加。十余天后，可溶性糖含量开始下降，而淀粉的含量依然增加。,淀粉,可溶性糖,水稻成熟过程中颖果内淀粉和可溶性糖含量的变化,2、蛋白质的变化：,水稻颖果中不同种类蛋白质在种子发育过程中的含量变化,根据蛋白质在不同溶剂中的溶解性，将种子中的蛋白质分为四类：碱性谷蛋白，溶于较浓的酸和碱；水溶清蛋白，溶于水；盐溶球蛋白，能被NaCl溶液提取；醇溶谷蛋白，能溶于乙醇。水稻颖果中的贮藏蛋白主要为碱性谷蛋白。碱性谷蛋白、水溶清蛋白和盐溶球蛋白从花后第五天起开始积累，而醇溶谷蛋白在花后第十天才开始积累。,3、脂肪的变化：油料种子，由糖类转为脂肪,油菜种子在成熟过程中干物质积累,可溶性糖淀粉千粒重粗脂肪,在油料种子发育过程中，首先积累可溶性糖和淀粉，其含量随着种子发育而迅速下降，同时种子重量和脂肪含量开始增加。,二、其他生理变化,CTK,吲哚乙酸,CTK：,呼吸速率的变化：干物质积累迅速时，呼吸速率旺盛；种子接近成熟时逐渐降低。含水量的变化： 减小内源激素的变化不同内源激素的交替变化，调节着种子发育过程中的细胞分裂、生长、扩大以及有机物质的合成、运输、积累和耐脱水性形成及进入休眠等。,气候条件：光照：光照强度直接影响种子内有机物质的积累。例如:小麦灌浆期遇到连阴天，千粒重减小，会造成减产。此外，光照也影响籽粒的蛋白质含量和含油率。温度：适宜的温度有利于物质的积累，促进成熟。昼夜温差大有利于种子成熟并能增产。温度还影响种子化学成分的含量 。空气相对湿度：空气相对湿度高，会延迟种子成熟；空气湿度较低，则加速成熟。空气湿度太低会出现大气干旱，不但阻碍物质运输，而且合成酶活性降低，水解酶活性增高，干物质积累减少，种子瘦小产量低。,三、环境条件对种子成熟和品质的影响,2、地理条件：土壤含水量：土壤干旱会破坏作物体内水分平衡，严重影响灌浆，造成籽粒不饱满，导致减产。土壤水分过多，由于缺氧使根系受到损伤，光合下降，种子不能正常成熟。 矿质营养：氮肥有利于种子蛋白质含量提高；但氮肥过多（尤其是生育后期）会引起贪青晚熟，油料种子则降低含油率；适当增施磷钾肥可促进糖分向种子运输，增加淀粉含量，也有利于脂肪的合成和累积。3、管理条件：密度、施肥、除草、农药,第二节 果实成熟时的生理生化变化,果实的生长 生长模式：具有生长大周期单S型生长曲线：苹果、番茄、草莓双S型生长曲线：桃、杏、葡萄等,草莓 单S生长曲线 桃 双S生长曲线,慢,快,慢,快,慢,快,慢,激素与座果 IAA促进座果 （许多肉质果植物可代替传粉） GA诱导座果： 樱桃、苹果 CTK诱导座果：苹果,单性结实 胚珠没有受精直接由子房形成不含有种子的果实。 天然单性结实：无子香蕉、葡萄（天然枝条突变） 刺激性单性结实： 生长素物质处理,二、呼吸跃变（respiratory climacteric）：,当果实成熟到一定程度时，呼吸速率首先减低，然后突然增高，最后又下降进入完全成熟期，这个呼吸高峰就称作呼吸跃变。呼吸跃变的出现，标志着果实成熟达到可食的程度。,鳄梨,香蕉,梨,苹果,根据是否表现呼吸跃变现象将果实分为两类：（1）跃变型果实：成熟期表现跃变现象。,（2）非跃变型果实：不发生跃变。,乙烯与跃变型果实的关系,乙烯与非跃变型果实的关系,三、果实成熟时的色香味变化,糖含量增加，果实变甜。有机酸减少 有机酸的合成被抑制。 部分酸转变成糖。 部分酸被用于呼吸消耗。 部分酸与K+、Ca2+等阳离子结合生成盐。涩味消失：可溶性单宁被氧化香气产生：具有香味的挥发性物质产生 果实软化：原果胶被水解色泽变艳： 叶绿素分解， 类胡萝卜素呈现黄色，或花色素呈红色维生素含量增高：维生素C,观酒、晃酒、闻酒和品酒,葡萄美酒夜光杯,1. 葡萄酒含有糖、醇类、有机酸、无机盐、维生素等营养物质，对人体发育有不同的补益； 2. 葡萄酒是唯一的碱性酒精性饮品，可以中和现代人每天吃下的大鱼大肉以及米面类酸性食物，降低血中的不良胆固醇，促进消化； 3. 葡萄酒中含有抗氧化成分和丰富的酚类化合物，可防止动脉硬化和血小板凝结，保护并维持心脑血管系统的正常生理机能，起到保护心脏、防止中风的作用； 4. 红葡萄酒中含有丰富的单宁酸，可预防蛀牙及防止辐射伤害。饮用葡萄酒对女性有很好的美容养颜的功效，可养气活血，使皮肤富有弹性； 5. 红葡萄酒中含有较多的抗氧化剂，能消除或对抗氧自由基，所以具有抗老防病的作用，经常饮用还可预防老年痴呆； 6. 葡萄皮中含有白藜芦醇，其抗癌性能在数百种人类常食的植物中最好。这种成分可以防止正常细胞癌变，并能抑制癌细胞的扩散。红葡萄酒正是由葡萄全果酿制的，故是预防癌症的佳品。,辛味。能散能行，有发散解表、行气行血的作用 如麻黄、薄荷，或治疗气血阻滞的药物，如木香、红花等，都有辛味。,甘味。能补能和能缓，有滋补和中、调和药性及缓急止痛的作用。 治疗虚证的滋补强壮药，如党参、熟地（滋补）； 和拘急疼痛、调和药性的药物，如山药（滋补）、泽泻（利尿）、茯苓（调和）和甘草等,酸味。能收能涩，有收敛固涩的作用。 如山茱萸、五味子涩精敛汗，五倍子涩肠止泻。,苦味。能泄能燥能坚，有清泄火热、泄降逆气、通泄大便、燥湿坚阴等作用 如大黄，适用于热结便秘；如栀子和丹皮，适用于热盛心烦等证,咸味。能下能软，有泻下通便、软坚散结的作用。 如瓦楞子软坚散结，芒硝泻下通便等,五味之别主要与所含化学成分有关，如辛味药多含挥发油、皂甙及生物碱、酚等；甘味药多含糖类、甙类、氨基酸及蛋白质、脂肪等；酸味药多含有机酸、单宁等；苦味药多含生物碱、苦味质、甙类等；咸味药多含无机盐,维生素C的主要食物来源是新鲜蔬菜与水果。蔬菜中，辣椒、茼蒿、苦瓜、豆角、菠菜、土豆、韭菜等中含量丰富；水果中，酸枣、鲜枣、草莓、柑橘、柠檬等中含量最多；在动物的内脏中也含有少量的维生素C。每100g食物中VC含量排名(mg)（数据引自中国食物成分表2012修正版）,寒凉类的水果有： 柑、橘、菱、香蕉、雪梨、柿子、百合、香（甜）瓜、芒果、奇异果 西瓜、荸荠、柚子温热类的水果有： 枣、栗、杏、龙眼、荔枝、葡萄、樱桃、石榴、菠萝、番石榴、榴莲甘平类的水果有：梅、李、椰子、枇杷、山楂、苹果,四气即寒热温凉四种药性 寒凉药具有清热泻火、凉血解毒等作用； 温热药具有温里散寒、补火助阳、温经通络、回阳救逆等作用。,第三节 种子和延存器官的休眠,休眠（dormancy）：植物的整体或某一部分生长暂时停顿的现象。生理休眠：在适宜的环境条件下，因为植物本身内部的原因而造成的休眠。强迫休眠：由于不利于生长的环境条件引起的植物休眠。器官休眠的形式：种子休眠，芽休眠，地下部休眠。,一、种子的休眠（一）环境因子对休眠的诱导 日照长短、低温（二）种子休眠的原因 1. 胚以外的原因（种胚覆盖物） 果皮、种皮坚硬致密，不透水、不透气、抑制物质存在 不透水：刺槐、合欢。 不透气：苍耳、莲子 抑制物质：番茄、黄瓜 2. 胚本身的原因 （1） 胚发育不完全（形态、组织）：欧洲白蜡、银杏 （2） 生理休眠 （生理未熟状态） 胚已成熟，但必需经过一些生理变化（后熟） 干藏后熟 、低温后熟、光敏种子,2打破种子休眠的方法种皮障碍： 处理方法有： 物理方法（机械擦伤、冷热水浸泡、淋洗） 化学方法（化学药剂处理如稀硫酸、双氧水等） 微生物 （自然腐烂）(2) 胚不成熟：吸水之后，保持一定温度，促其后熟（人参）(3) 生理休眠：干藏/低温后熟、需光等 a) 干藏后熟：禾谷类种子、胚成熟之后，还需要在室温下贮藏一个时期（代谢物累积） b) 需低温种子：层积催芽（05砂藏法） 种类多：松属（红松）、山楂属、苹果、云杉椴属等近二十个属。 层积时间有长有短，一般13个月 有的需要较长的时间（一年之久） c) 光敏种子：需光种子：烟草、毛地黄、桦、泡桐 光敏种子有效光：红光， 逆转光：远红光,3种子休眠与植物激素的关系 外源激素试验 GA、CTK、Eth可解除许多种子的休眠 GA促进干藏种子，低温种子、光敏种子萌发 其中，GA4和GA7最有效 CTK少部分种子萌发 Eth也可以促进一些种子萌发 ABA抑制种子萌发,二 芽的休眠和萌发真休眠期：随日照长度缩短，进入深休眠期 合适温度也不能萌发（ 深休眠）休眠后期：经冬季低温，真休眠被解除 土温、气温均较低，芽暂不萌发（静止状态）,原因 主要环境因子：日照缩短引发芽休眠、低温解除休眠 （温度降低不是引起芽休眠的主要原因）,休眠机理 短日照 叶子产生并积累ABA 茎尖ABAGAIAA 抑制DNAmRNA蛋白质其它抑制剂 生长停止休眠芽休眠解除机理低温（长日照）ABAGACTK 促进DNA、mRNA、蛋白质积累 解除芽休眠静止 温度+合适水分萌发生长,第四节 植物的衰老与脱落,一、植物的衰老（一）衰老概念：生物体或其一部分的机能衰退并逐渐趋向死亡的现象。（二）衰老时的生理生化（1）光合色素丧失(秋季落叶，叶片变黄)（2）核酸的变化(衰老相关基因的表达，合成降解酶，包括蛋白酶、核酸酶、脂酶)（3）蛋白质水平的变化(含量下降，因为合成能力减弱、分解速度加快)（4）呼吸作用(减弱，伴随氧化磷酸化的解偶联，细胞内能量不足，促进衰老)（5）植物激素(乙烯合成量增加)（6）细胞结构的变化(细胞结构被破坏) 叶绿体膜、内质网膜、核糖体消失 线粒体消失 液泡消失,