What happens in the duration from fertilization to seed germination?
Outline
DVP and Maturation of Seed
DVP and Maturation of Fruit
Senescence 衰老 Dormancy 休眠
Lecture 23 Plant Maturation & Senescence
DVP and Maturation of Seed
授粉 受精
1 精子 + 1 卵细胞→合子→胚
珠被→种皮
1 精子 +2 极核→胚乳 种子
DVP and Maturation of Seed
胚胎发生期
种子形成期
成熟休止期
IAA 、 GA 、 CK
IAA 、 GA 、 CK 、 ABA
胚胎继续生长物质的积累脱水
ABA
进入休眠
DVP and Maturation of Seed
玉米素○ IAA □ GA △
小麦籽粒发育时期内源激素的变化 (以千粒重计算)(引自李合生, 2002 )
举例
影响种子物质积累的外界因素
黑龙江 克山
北京 济
南 杭州
小麦蛋白质含量
水分温 度光 照矿质元素
DVP and Maturation of Seed
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DVP and Maturation of Seed
DVP and Maturation of Fruit
Senescence 衰老 Dormancy 休眠
Lecture 23 Plant Maturation & Senescence
子房 → 真果实 如桃、李子等
非心皮组织 + 子房 → 假果实 如苹果、梨
DVP and Maturation of Fruit
Development
植物生长大周期
玉米的生长曲线(李合生, 2002 )
果实的生长曲线
单 S 双 S
DVP and Maturation of Fruit
Development
内果皮木质化
果核变硬
肉质果实 苹果、西红柿、梨、 草莓、香蕉等
核果 樱桃、葡萄、杏、李子、桃等
DVP and Maturation of Fruit
Development
从停止生长到可食,果实内部发生的一系列生理生化变化。
Maturation
DVP and Maturation of Fruit
例:番茄成熟过程中色泽的变化
呼吸的变化 外观呼吸跃变预备期 绿熟期跃变前期 白熟期跃变上升期 转色期跃变高峰期 红色成熟期跃变后期 完熟期
( 1 )色泽:绿→黄→红
Maturation
DVP and Maturation of Fruit
香蕉香味主要取决于乙酸戊酯
桔子香味主要决定于柠檬醛
苹果香味主要决定于乙基 - 甲基 - 丁酸
( 2 )香味物质 每种果实几乎有 100种以上的香味物质
Maturation
DVP and Maturation of Fruit
甜味增加
酸味降低
涩味消失
( 3 )味道
See Handout
Maturation
DVP and Maturation of Fruit
果肉细胞壁的降解( 4 )硬度 : 硬 → 软
Maturation
DVP and Maturation of Fruit
- 扩展蛋白- 木葡聚糖内糖基转移酶- 果胶甲酯酶- 果胶酸酶
See Handout
- 诱导呼吸跃变
香蕉
乙烯促进果实成熟
- 促进番茄和柠檬成熟过程中 β-胡萝卜素的合成
- 促进桃子的香气物质产生
- 诱导细胞壁水解酶的活性升高
DVP and Maturation of Fruit
ABA 促进果实成熟
- 非跃变型果实: ABA 促进果实的成熟, 不依赖于乙烯。
- 跃变型果实: ABA触发乙烯峰和呼吸跃变
DVP and Maturation of Fruit
- 促进叶绿素降解 - 促进 β-胡萝卜素合成
- 促进 ACC合成酶的活性升高- 促进 ACC氧化酶的活性升高
DVP and Maturation of Fruit
茉莉酸( JA )促进果皮的颜色变化
茉莉酸甲酯( JA-Me )促进乙烯合成
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DVP and Maturation of Seed
DVP and Maturation of Fruit
Senescence 衰老 Dormancy 休眠
Lecture 23 Plant Maturation & Senescence
Senescence 衰老
成熟器官和整株植物自然终止生命活动的一系列衰退过程。
生命周期的最后阶段 终极是死亡 不可逆
概念
衰老的类型
* 整体衰老 overall senescence
* 地上部分衰老 top senescence
单稔植物和竹,一旦开花,整株植物衰老死亡。
多年生草本植物,地上部分每年衰老死亡,但根及根状茎仍生活多年。
Senescence 衰老
—— 根据衰老部位分:
多年生常绿木本植物 较老器官随时间的推移逐渐衰老脱落, 并被新的器官所取代。
多年生落叶木本植物 茎和根能生活多年, 而叶子每年全部衰老脱落。
* 渐进衰老 progressive senescence
* 脱落衰老 deciduous senescence
衰老的类型
Senescence 衰老
—— 根据衰老方式分:
蚕豆叶片衰老过程中的生理生化变化
光合速率下降 叶绿素含量下降 短暂的呼吸峰
以叶片为例 生理变化
Senescence 衰老
离体燕麦胚芽鞘在衰老过程中物质变化
蛋白质降解加快 叶绿素含量下降
生理变化
Senescence 衰老
- 营养竞争学说
Molish:生殖器官的生长从营养器官夺取养分,引起营养器官营养亏缺,最后衰老。
Senescence 衰老
衰老的机理
自由基具有很强的氧化能力: 破坏功能生物大分子( Pr、核酸、 Chl、膜脂)
促进乙烯合成
- 自由基损伤理论
衰老的机理
Senescence 衰老
Programmed Cell Death ( PCD )
- 程序性细胞死亡理论
叶片衰老是核基因控制的 PCD
Senescence 衰老
衰老的机理
促进多胺形成——多胺抑制 ACC合成酶的形成维持 SOD、 CAT 活性——清除自由基吸引营养物质集运——促进生长延缓叶绿素、蛋白质降解
CK延缓衰老
ABA、 ETH促进衰老
- 植物激素控制理论
Senescence 衰老
衰老的机理
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DVP and Maturation of Seed
DVP and Maturation of Fruit
Senescence 衰老 Dormancy 休眠
Lecture 23 Plant Maturation & Senescence
植物生长极为缓慢或暂停的现象。
Dormancy 休眠
概念
Physiological dormancy ( 生理性休眠 )
Forced dormancy (强迫性休眠)
Caused by internal cues
Resulted from external cues
按导致休眠的因素,休眠分为 :
Dormancy 休眠
种子休眠按休眠器官,休眠分为 :
营养器官休眠
鳞茎、球茎、块根、块茎
芽(多年生落叶树木)
Dormancy 休眠
种子成熟后,即使在适宜的外界条件下仍不萌发。
种子休眠 Seed dormancy
种子的强迫性休眠
- Caused by internal cues
- Resulted from external cues
种子的生理性休眠
种子的生理性休眠
根据休眠原因分
Coat-imposed dormancy 种皮(限制)休眠
Embryo dormancy 种胚休眠
种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy
种皮含有蜡质的角质层、木栓质层、木质化的石细胞。如苜蓿、紫云英种子
有些种子的种皮不允许氧气透过,如椴树种子
种皮不透水
种皮不透气
原因
种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy
原因
如核果类种皮坚硬
种皮的机械限制
种皮阻止种子内部的萌发抑制物质流失
萌发抑制物质还存在于: 果肉—番茄、苹果、梨、西瓜 种皮—谷类、苍耳、甘蓝 子叶—菜豆 胚乳—鸢尾
种皮或果皮含有大量萌发抑制物质( ABA )
种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy
原因
去除种皮携带的抑制物质
打破种皮限制休眠的方法
种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy
机械擦破种皮
化学处理皂荚种子: 98%H2SO4浸泡 1h→ 清水洗净 → 40℃ 温水泡 86h。 水洗
种胚休眠 Embryo dormancy
某些植物在种子脱离母体时胚尚未发育完全。 如兰科、列当科及毛茛科
欧洲白蜡
原因
当归
胚未发育完全
有些种子脱离母体时,其胚形态上好似发育完全, 但未完成后熟。
种子采收后需经一系列生理生化变化才能达到真正成熟。
种子内淀粉、蛋白质、脂肪等进一步合成
胚未完成后熟
种胚休眠 Embryo dormancy
原因
后熟 Afterripening
大麦、小麦、棉花等常温 1-2个月
种胚休眠 Embryo dormancy
促进后熟的常用方法
干藏完成后熟
苹果、桃等低温( 5℃ ) 1-3个月操作:低温( 1 ~ 10℃ )下, 将种子分层放在湿砂中保存一定时间
层积的作用: 完成后熟 分解萌发抑制物质
种胚休眠 Embryo dormancy
促进后熟的常用方法 层积处理完成后熟
种子休眠按休眠器官,休眠分为 :
营养器官休眠
鳞茎、球茎、块根、块茎
芽(多年生落叶树木)
Dormancy 休眠
芽休眠
多年生落叶木本植物 秋末:叶片感受短日照,促使芽进入休眠期; 初春:芽鳞片感受长日照,促进芽萌发。
光周期现象
生物学意义渡过不良环境保证种族延续
原因:休眠器官抗逆性强。① 贮藏物丰富② 自由水含量低③ 代谢水平低④ 抗逆激素( ABA )及其诱导的抗逆蛋白
Dormancy 休眠
Christchurch, New Zealand
THANKS