清华大学普通生物学课件总结2植物.doc

第一部分
导入
植物界的定义：含有叶绿素能够进行光合作用的陆生多细胞真核生物。
包括以下类群：苔藓植物，蕨类植物，裸子植物，被子植物
初级生产者；
植物在自然界和人类生活中的作用：物质、能量循环；为其他生物提供赖以生存的栖息和繁衍后代的场所；调节气温、水土保持；净化大气和水质
一、植物细胞的基本结构
1、 形状、大小——球状体、多面体、纺锤体、锥形体等；种子植物细胞：10－100 µm
2、 基本结构——细胞壁 原生质体 原生质(原生质体是由生命物质原生质所构成，是细胞各类代谢活动的主要场所，是植物细胞最重要的部分))
3、结构特征
（1）细胞壁
A. 细胞壁的化学组成：多糖和蛋白质（最重要） 木质素等酚类化合物（增加机械强度） 脂类化合物（角质、栓质、蜡）（防止水分蒸发、机械损伤、抗病菌感染） 矿物质（草酸钙、碳酸钙和硅的氧化物）（增加硬度
细胞壁成分的变化：植物种类和细胞类型而有别；随细胞的发育和分化而变化（初生壁、次生壁成分不同）
B. 细胞壁层次：(依形成的时间和化学成分划分）
胞间层:又称中层或中胶层，果胶
初生壁:a.形成：细胞生长过程中由原生质体分泌形成的细胞壁层。b.特点：薄，约1－3nm，质地较柔软，有较大的可塑性，能随细胞的生长而延展。c.组成：纤维素、半纤维素和果胶（纤维素约占1/4，基质多糖相对较多，很少有木质素)
次生壁:a.形成：细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。b.特点：较厚，约5－10nm，质地较坚硬，有增强细胞壁机械强度的作用，没有伸缩性。c.组成：纤维素、半纤维素和木质素 （纤维素含量多，约占1/2，基质多糖相对较少，较多木质素，可能有栓质等。）
C. 与细胞壁相关的结构
初生纹孔场：初生壁的厚度往往是不均匀的，常有一些凹陷的区域，其内有胞间连丝通过，这个区域称为初生纹孔场。
纹孔:次生壁形成时，有一些中断的区域，只有中胶层和初生壁，这种比较薄的区域称为纹孔。
(注意：纹孔也可在没有初生纹孔场的初生壁上产生)
胞间连丝: 是连接相邻两个植物细胞的跨细胞的细胞器，是植物细胞间物质和信息交流的直接通道。胞间连丝将相邻的细胞连成一个生活的连续体
(胞间连丝是贯穿细胞壁的管状结构，周围衬有质膜，与两侧细胞的质膜相连。中间有连丝微管，连丝微管与质膜之间为细胞质通道，一般认为连丝微管中间没有腔，物质通过胞间连丝主要经由细胞质通道。)
共质体:胞间连丝把所有生活细胞的原生质体连接成一个整体
质外体:细胞壁、细胞间隙和死细胞的细胞腔。
D. 细胞壁在生命活动中的作用——机械支持，细胞生长的调控，物质运输，细胞识别，细胞分化，防御功能（主动抵御、木质化；寡糖诱导植物抗毒素）
（2）质体 植物细胞特有的细胞器，与碳水化合物的合成与贮藏密切相关
叶绿体 植物绿色细胞中 （叶绿素、叶黄素和类胡萝卜素）
有色体 果实、花瓣或植物其他部分 （叶黄素和类胡萝卜素）
白色体 植物体各部分储藏细胞中，淀粉和脂肪合成中心，不含色素，呈无色，颗粒状。【eg.造粉质体（淀粉体），蛋白质体（糊粉粒），造油体】
（3）液泡 细胞质中由单层膜包围的充满水液的泡。
功能：调节细胞水势和膨压——压力渗透剂
参与细胞内物质的积累与移动（糖、脂肪、蛋白质的储藏场所）
隔离有害物质，防御作用
提高抗旱抗寒能力
参与新陈代谢
二、植物的组织与组织系统
组织：在个体发育中，具有相同来源的（即由同一个或同一群分生细胞生长、分化而来的）同一类型、或不同类型的细胞群组成的结构和功能单位。
1.分生组织 由具有持续分裂机能的细胞组成，位于植物体生长部位。
按来源、性质分：
原分生组织：位于根、茎生长锥的最顶端部分，是直接由胚细胞保留下来的一群原始细胞。细胞体积小，细胞核大，分裂能力强，连续分裂
初生分生组织：细胞在形态上出现了最初的分化，仍具有很强的分裂能力，但是不及原分生组织旺盛。是一种边分裂、边分化的组织，可看作是由分生组织向成熟组织过渡的组织。
次生分生组织：由已经成熟的薄壁细胞，经过生理上和结构上的变化，又重新恢复分裂能力的组织，与根茎的加粗生长和重新形成保护组织有关。
按位置分
顶端分生组织 使根、茎不断伸长，在茎上形成侧枝和叶
侧生分生组织 维管形成层 木栓形成层
居间分生组织 位于成熟组织之间，是顶端分生组织在某些器官中局部区域的保留。位于单子叶植物茎的节间和叶鞘的基部。与居间生长有关，如拔节、抽穗。
2. 成熟组织or永久组织 按功能分类:
（1）保护组织 A. 初生保护结构——表皮
细胞类型：表皮细胞 气孔器（保卫细胞） 毛状体
表皮毛状体为表皮上的附属物 作用：保护、分泌、吸收 等。
表皮的作用：吸收、分泌、防御,气体交换、调节水分蒸发
B.次生保护结构——周皮 位于裸子植物和双子叶植物的老根老茎的外表
木栓层，木栓形成层，栓内层
（2）薄壁组织（基本组织）
特点：具有薄的初生壁，较大，富含细胞间隙，具有生活的原生质体，细胞分化程度较低，在一定条件下可以转化为次生分生组织。
（3）机械组织
厚角组织：分布于器官的外围，不均匀初生壁加厚，活细胞器官尚在伸长或经常摆动的部位，幼茎、叶柄、叶脉、花梗
厚壁组织：死细胞，均匀增厚的次生壁，常木质化。eg.纤维、石细胞
（4）维管组织（疏导组织）
木质部 导管 导管在发育过程中伴随着细胞壁的次生加厚与原生质体的解体，导管两端的细胞初生壁被溶解，形成穿孔。成熟的导管分子为长管状的死细胞
管胞 （长管状、运输水分和无机盐的死细胞）通过纹孔对运输水分 绝大多数裸子植物和蕨类唯一输导水分和矿物质的结构。绝大多数被子植物中导管和管胞同在，且以导管为主。
韧皮部 筛管：运输有机物的结构。筛管分子长成后，细胞核退化， 细胞质仍保留，其末端的细胞壁称筛板,其上有筛孔，联络索
伴胞 筛胞 供营养
（5）分泌组织
A.外分泌结构常分布于植物体的外表，将分泌物排于体外。E.G.蜜腺 腺毛 盐腺
B.内分泌结构是将分泌物滞留在植物体内的分泌结构
3. 组织系统
1.皮组织系统，简称皮系统 表皮 周皮
2.维管组织系统，简称维管系统 韧皮部 木质部
3.基本组织系统，简称基本系统 薄壁组织 厚角组织 厚壁组织
第二部分
一、植物细胞的生长发育与分化
1、植物细胞的生长
2、植物细胞的发育 细胞生长过程伴随着发育过程（体积、形态、生理变化）
生长发育的结果:细胞发生分化,组织器官发育成熟,衰老、死亡
植物的个体发育的过程就是细胞分裂与分化的过程
3、植物细胞的分化 在个体发育过程中，细胞间在形态、结构和生理功能上发生稳定差异的过程称为细胞分化。
细胞分化的实质：细胞分化是基因有选择地表达的结果,不同类型细胞合成不同种类的特异性蛋白质（部分特定基因被激活）
4. 植物细胞的全能性 植物的体细胞含有母体细胞的全部遗传信息，具有发育成完整植株个体的潜能。
5. 种子的结构;出土萌发; 留土萌发
6. a.植物的营养生长 苗和根系的伸长，叶子的展开，茎的分枝和成熟植株形态的确立
b.植物的生殖生长
c.植物的初生生长 由于顶端分生组织细胞的分裂和分化导致的生长。伸长生长
二、根的生长及其结构
(1)根尖及其分区 指从根的顶端到着生根毛的部分,是根中生命活动最旺盛、最重要的部分。
根尖分为四个区 根冠 分生区 伸长区 成熟区
(2) 根的初生结构
A.表皮:细胞排列整齐，紧密，细胞壁薄，有根毛
B.皮层:内皮层 (凯氏带) 外皮层
C.维管柱(中柱): 中柱鞘:细胞有潜在的分裂能力，形成侧根
初生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞;
初生韧皮部：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧薄壁细胞;
幼根中初生组织结构(单子叶植物与双子叶植物根的初生结构比较)
单子叶（空）
根的初生结构的特点（双子叶）：
a.初生木质部位于中心，辐射状或星芒状木质部束，木质部束数目稳定，二原型、三原型、多原型
b.初生韧皮部与木质部相间排列，数目相等;
c.根的木质部与韧皮部之间由薄壁组织隔开;
d.根的木质部与韧皮部的发育都是外始式;
（3）侧根的发生
起源：中柱鞘，内皮层可以不同程度参与侧根的形成
发生位置：侧根原基在根毛区产生，在根毛区后方形成。
侧根在母根组织中的位置：在同一种植物中常常是稳定的二原型：木质部与韧皮部之间；三、四原型： 木质部脊的位置；多原型：正对着韧皮部
（4）根的次生生长与次生结构
A.根的次生生长是由根的侧生分生组织——维管形成层和木栓形成层的活动的结果。
维管形成层活动（维管形成层进行平周分裂的同时也进行垂周分裂） 使根加粗；
木栓形成层活动 形成新的保护组织——周皮。
B.维管形成层（形成层）的产生与活动
来源：原形成层细胞 中柱鞘细胞
结构：次生木质部 导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞（垂直系统）木射线 （水平系统）
次生韧皮部 筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞 韧皮射线 （水平系统）
木射线和韧皮射线合称维管射线
C.木栓形成层的产生与活动：
来源：中柱鞘细胞（早期）、次生韧皮部细胞（后期）
产生：周皮(木栓层 木栓形成层 栓内层)
D.根的次生结构 次生木质部 次生韧皮部 维管形成层 周皮 维管射线
三、茎的生长及其结构
（一）茎的基本形态
1、茎的外形
茎: 是植物地上部分的轴，其上着生叶、花和果实.起源于种子内幼胚的胚芽，有时还加上部分下胚轴。
枝条: 着生叶和芽的的茎称为枝或枝条
节:茎上着生叶和芽的位置.
节间:两节之间的部分叫节间
叶痕:茎上的叶子脱落后留下的痕迹.
皮孔:植物老茎木栓层表面形状各异的裂缝。这是老茎与外界进行气体交换的通道.
2、茎的生长习性和分枝
生长方向与根相反；茎、根都是顶端生长，由顶端分生组织细胞分裂、伸长的结果；在少数如禾本科植物还有居间生长
（二）茎的初生生长与初生结构
1、茎尖及其发展
茎尖：茎的主干或分枝顶端叫茎尖。
茎尖的组成：生长锥 伸长区 成熟区
与根尖不同：无帽状结构，而是埋藏在顶芽内，被许多幼小的叶片紧紧包裹保护。
茎尖的分生组织 是茎本身生长延长的细胞源泉，分化形成叶、花、侧枝等。
2、芽的类型及构造
芽:是幼态未伸展的枝，花或花序。包括茎尖分生组织及其外围附属物， 将来可发育形成枝或花。
由种子萌发所生长的植物，胚芽是第一个芽。胚芽发育成主茎、叶及腋芽；腋芽发育成分枝，庞大的分枝系统
顶芽的结构：生长锥（分生组织）、叶原基、小叶、腋芽原基
3、双子叶植物茎的初生结构
A.表皮：茎的初生保护组织，有表皮毛和气孔器分布。
B.皮层: 主要由薄壁细胞组成，外围分化出厚角组织，有些植物茎的周围存在厚壁组织一般无内皮层。
C.维管柱(中柱）：初生维管束、髓、髓射线。
a.初生维管束包括： （是无限维管束,维管束在茎中成环形排列）
初生木质部：导管、管胞、木纤维、木薄壁细胞。分化发育的顺序：内始式
初生韧皮部：筛管、伴胞、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞。分化发育的顺序：外始式
束中形成层：原形成层细胞保留下来，形成新的木质部和韧皮部
b.髓: 茎的中心部分，由薄壁细胞组成。贮藏各种内含物，丹宁、晶体、和淀粉等。
c.髓射线：维管束之间的薄壁组织，位于皮层和髓之间 ，在茎的横切面上呈放射状排列，有横向运输的作用
单子叶植物茎的特点1、大多数单子叶植物只有伸长生长和初生结构
2、单子叶植物表皮细胞为终身保护组织，没有周皮形成
3、维管束分散在基本组织之中或呈二轮分布在基本组织外侧周围（水稻）
4、有限维管束，没有束中形成层
5、皮层、髓、髓射线之间分界不清楚或不存在
（三）茎的次生生长与次生结构
茎的次生生长是由茎的侧生分生组织——维管形成层和木栓形成层细胞分裂、生长和分化，产生次生结构的过程。由此产生的结构叫次生结构。
1.维管形成层的产生与活动
束中形成层和束间形成层形成维管形成层（纺锤状原始细胞和射线原始细胞）
产生的结构：次生木质部 次生韧皮部
维管形成层的细胞组成
纺锤状原始细胞：细胞分裂产生纤维、导管、管胞和伴胞等，构成茎的轴向系统平周分裂为主，产生次生木质部和次生韧皮部原始细胞。
射线原始细胞：等径，细胞小，分裂产生射线细胞，构成植物的径向系统
2、木栓形成层的产生与活动：
来源：皮层薄壁细胞（多数），表皮（柳树、苹果），初生韧皮部薄壁细胞（少数）（葡萄、石榴）
产生：周皮 （次生性保护组织 木栓层 木栓形成层 栓内层）
3、茎的次生结构
次生木质部 次生韧皮部 维管形成层 周皮
4、年轮、年轮线 边材、心材
树皮 维管形成层以外的所有部分
年轮 夏材 春材
第三部分
一、繁殖的类型
当生物生长发育到一定阶段时，就要繁衍与自己相似的后代，以延续其种族，这种现象叫生殖
繁殖：植物产生新个体的现象。生殖：以生殖细胞发育成为下一代新个体的方式
1、营养繁殖: 植物营养体的一部分直接形成新个体的繁殖方式。
2、无性生殖：生殖细胞不经两性的 结合可直接发育成新个体的繁殖方式。这种具有生殖能力的细胞称为孢子。无性生殖也称为孢子生殖。
eg.孢子植物:苔类、蕨类的孢子生殖发达且不产生种子，称为孢子植物（多数孢子植物也有有性生殖）。种子植物:通过有性过程产生种子，但也会产生孢子，也具有无性过程。
无性繁殖的利弊：利：有利于保持亲代的遗传特性；繁殖速度快，有利于大量快速的繁衍种族。弊：后代来自于同一基因型的亲本，生活力往往会有一定程度的衰退。
3、有性生殖：通过两性细胞的结合形成新个体的繁殖方式。
最常见的方式: 配子交配。 配子：单倍体的有性生殖细胞
植物的有性生殖类型:同配生殖.异配生殖.卵式生殖(高等植物均行卵式生殖)
由精子和卵融合称为受精作用, 受精后的合子称为受精卵
有性生殖的意义：配子变异多，后代的变异自然也多；由异性核配形成的合子发育形成的后代较亲代的适应性更强；为选择提供了更广泛的物质基础，丰富的材料，使物质在结构和功能上更得到改善，有利于进化。
不利：弥补了无性生殖的缺点，又失去了无性生殖快速繁衍的优点。
植物的生长分为两个阶段：营养生长 生殖生长
花芽分化是植物由营养生长转入生殖生长的标志
二、被子植物花的结构
（一）花的组成与基本结构
花被 雄蕊 雌蕊 花托 花柄
花是适应于繁殖功能的变态枝，花是不分枝的变态的短枝。花是被子植物的繁殖器官，通过开花传粉、受精后形成果实。花是果实和种子的先导，花、果实种子成为一体，但出现的先后和发展的性质及结构互有不同。
1、花柄和花托
花柄：着生花的小枝，也称花梗，支持花，又是茎和花相连的通道
花托：花柄或小梗的顶端部分，一般略成膨大，花的各部分按一定的 方式排列在它上面。花托的形状也随植物种类而异。
2、花冠的类型
花冠的作用： 招引昆虫传粉；保护雌蕊和雄蕊
花瓣也有分离和连合之分 eg.离瓣花 桃花、毛茛花 合瓣花 牵牛花
3、雄蕊的变化——各种方式的连合
A.单体雄蕊——花丝成1束 B.多体雄蕊——花丝连合成多束 C.聚药雄蕊 D.二体雄蕊
4、雌蕊的结构与类型
A.单雌蕊——一朵花中的雌蕊只由一个心皮组成（蚕豆、大豆）B.复雌蕊——一朵花中的雌蕊由几个心皮组成C.离生雌蕊——组成复雌蕊的心皮彼此分离D.合生雌蕊——组成复雌蕊的心皮相互连接成一个雌蕊
雌蕊群： 一朵花中雌蕊的总称，可有1或多枚雌蕊。
雌蕊是被子植物的雌性生殖器官，由一个或多个包围胚珠的心皮组成。
构成雌蕊的单位是心皮, 是具有生殖作用的变态叶。
柱头 花柱 子房(子房壁 胎座(胚珠以珠柄着生在胎座上)胚珠(种子的前身))
柱头：柱头的表皮细胞呈乳突状、毛状或其它类型，分两类
A.湿型柱头：表面有柱头分泌液，含有水分、糖类、脂类、酚类、激素和酶等，可粘附花粉，并为花粉萌发提供水分和其它物质。
B.干型柱头：表面无分泌液，其表面的亲水蛋白质表膜能从膜下的角质层中断处吸收水分，如小麦、水稻等植物的柱头。
花柱 空心花柱 花柱道 通道细胞
实心花柱 引导组织 胞间隙充满果胶
成熟胚珠的结构 珠被（内、外） 珠孔 珠心 胚囊（雌配子体）
（二）花各部分结构的多样性及其演化
1、花部数目的变化 从多而无定数到少而有定数 多数被子植物，花被、雌蕊、雄蕊数目稳定在3数（多为单子叶植物）、4数和5数（多为双子叶植物）或3、4、5的倍花部的数目在演化中趋于退化减少，如紫丁香
2、排列方式的变化 原始种类花部呈螺旋状，多数植物中花部呈轮状排列
3、对称性的变化 两侧对称 辐射对称
4、子房位置的变化
（三）花序
花按一定的排列格式生长在共同的花轴上, 这种簇生的形式称为花序
1. 无限花序：在开花期间其花序轴可继续生长，不断产生新的苞片与花芽；开花的顺序是花序轴基部的花或边缘的花先开，顶部花或中间花后开。
2. 有限花序（聚伞花序）：花序轴顶部花先开，花序轴顶端不再向上产生新的花芽，而是由顶花下部分化形成新的花芽，因而有限花序的花开放的顺序是从上向下或从内到外。
三、被子植物的生殖过程
（一）花药的发育和花粉粒的产生 
雄蕊原基-花药原始体-孢原细胞-周缘细胞-花药壁
-造孢细胞-花粉母细胞=-=-4个花粉粒（小孢子）
花粉粒（小孢子）====成熟花粉粒（雄配子体）包含营养细胞和生殖细胞精子（1或2）
（成熟的花粉粒，具有两个核，一个生殖核，一个营养核）
（二）胚珠发育和胚囊的形成 
胚珠由内外珠被、珠心、胚囊组成，将来发育形成种子。
胚珠原基-珠心组织-孢原细胞-造孢细胞-胚囊母细胞
大孢子母细胞 （胚囊母细胞）一次减数分裂，三个子细胞退化，形成一个功能性大孢子，经过三次核分裂形成一个七胞八核的胚囊（雌配子体）
双受精作用发生，胚乳和胚开始发育
（三）开花及传粉
开花：当雄蕊中花粉和雌蕊中的胚囊达到成熟时期或二者之一已经成熟，这时，原来由花被包住的花张开，露出雌蕊和雄蕊，为下一步的传粉作准备，这一现象称为开花(anthesis).
开花习性：开花季节、年龄、和花期长短。与它们原产地的生活条件有关(长期适应,遗传决定的)。
传粉: 由花粉囊散出的成熟花粉,借助一定的媒介力量,被传送到 同一花或另一花的雌蕊柱头上的过程。
1、自花传粉 和异花传粉
自花传粉：雄蕊的花粉落到同一花的雌蕊的柱头上 小麦、大麦、豌豆、大豆、芝麻是自花传粉
异花传粉：一朵花的花粉传送到另一朵花的柱头上，或者是同一植株上各花之间的相互传粉，即同株异花或异株异花传粉异花传粉在自然界普遍存在，与自花传粉相比是一种进化的方式。
避免自花传粉① 雌雄异株，单性花、 ②雌雄蕊异熟，两性花③雌雄蕊异长或异位④自花不育（自交不亲和性）由于柱头的生理特性，花粉落到本花柱头上不能萌发，或萌发不良
2、虫媒花和风媒花
（四）花粉萌发和受精
只有同种植物的花粉才能发育，异种植物的花粉不能发育。花粉与柱头的相互识别机制保证了物种的稳定性.
1.花粉粒在柱头上的萌发 花粉管的生长仅局限于花粉管的顶端区
花粉和柱头的识别机制，花粉壁蛋白质和柱头乳突细胞表面的蛋白质表膜之间的关系。
2.花粉管在雌蕊组织中的生长
3.花粉管到达胚珠进入胚囊
4.双受精
5、双受精的意义:是被子植物所特有的，在植物界是有性生殖过程中最进化、最高级的形式。
四、胚胎发育及果实和种子的形成
1、种子的形成 种子是种子植物特有的繁殖器官.被子植物和裸子植物的区别
受精卵-胚 受精极核-胚乳 珠被-种皮
（1）被子植物胚（荠菜）的发育
（2）胚乳的发育 a.核型胚乳 b.细胞型胚乳 不形成游离核，分裂伴随着细胞壁的形成，合瓣花类植物多是这类胚乳，如烟草、番茄、芝麻。
2、果实的形成
3、果实和种子的散布:果实和种子都是有性生殖的产物，用以延续后代。
种子的散布方式：借风力、动物、水力、果实裂开时所产生的弹力
五、被子植物的生活史
1.世代交替
植物的生活史中有两种个体：A.配子体：产生配子，行有性生殖 （由孢子萌发形成） B.孢子体：产生孢子、行无性生殖（合子发育形成）；
在具有这两种个体的生活史中，有性世代和无性世代有规律地交互进行着，这种现象称为世代交替
2.植物的生活史 植物从生长发育的某一阶段开始，经一系列生长发育生殖过程,产生下一代后又重现了该阶段的现象称为生活周期或生活史
受精卵-胚孢子体-孢子母细胞 孢子体世代（无性世代）-大孢子-雌配子体- 卵 配子体世代（有性世代）
-小孢子-雄配子体-精子
3.世代交替对植物个体生存和种族繁衍的重要意义
借孢子生殖大量繁衍后代；通过有性生殖丰富孢子体的遗传基础，加强其适应性；保证了植物种族的繁衍和发展。
4.被子植物的生活史包括二倍体的孢子体和单性的配子体两个世代，孢子体发达，配子体不发达。
5.自交不亲和性机制阻止自交
配子体型自交不亲和性：由一个等位基因出现差异即能表现出亲和性。
孢子体型自交不亲和性：需要两个等位基因同时出现差异才能表现出亲和性。(十字花科植物的孢子体自交不亲和性是由雌蕊的受体类蛋白激酶所介导的)
第四部分
一、碳素营养——二氧化碳的摄取
1.碳素营养是植物的生命基础 碳素是植物体内含量较多的一种元素 碳原子是组成所有有机化合物的主要骨架
2.来源 无机碳化合物（CO2是制造有机物的唯一碳源）；CO2 是限制植物生长的最主要因素。
3.植物体的结构适应性：宽大、扁平的叶片；海绵组织细胞间隙很大（有利于叶吸收CO2 及CO2, O2和水气的内外交换）；表皮有很多气孔（几乎使一切进行光合作用的叶肉细胞都能通到叶片外部的大气）
4. CO2的吸收与水分散失的调节
A.气孔开关的机制与调节 影响气孔开关的因素
①水量 水量充足，气孔开；干旱缺水，气孔闭。
②CO2的浓度 浓度高，闭；浓度低，开；
③保卫细胞中K+的浓度 气孔张开， K+浓度400－800mM； 气孔关闭时， K+浓度100mM
④保卫细胞中淀粉水解（淀粉－糖转换）的机制；白天（合成糖）气孔开放，夜晚气孔关闭
⑤苹果酸生成平衡K+
⑥植物激素脱落酸（ABA）使K+离开保卫细胞,使气孔关闭。
归纳起来，糖、 K+、Cl-离子、苹果酸等进入液泡，使保卫细胞液泡的水势下降，吸水膨胀，气孔就开放。
B.气孔开闭可能不只是保卫细胞单独作用，而是受到整体的调节。气孔白天开，夜晚关 （不利于体内水分保持，保证光合作用）
二、植物的矿质营养
研究矿物质营养的方法——水培法 沙基培养法
如何判断某种元素是植物生长必需元素？
①该元素对植物正常生长和发育是不可缺少的，若缺乏植物则不能完成生活史；
②植物对该元素的需要是专一的，不可替代的，如缺乏该元素会使植物表现专一病症，而且加入该元素时，病症又会消失；
③该元素对于植物营养上的需要是直接的效果。
高等植物的必需的元素:N 、P 、K 、S、Ca、 Fe 、Mg、B、Mn、 Cu 、Zn、 Mo、 Cl、C、 H、 O、Si、Na、 Ni
三 、 植物对水和矿质元素的吸收
1.根对水分和矿质元素的吸收
（1）根毛区的吸收
A.水分吸收——被动过程 （蒸腾作用)
B.矿物质吸收——主动吸收过程（ 消耗代谢能量）
矿物质只有溶于水中成离子状态时才能被根所吸收。
离子出入细胞膜的影响因素：① 膜内外的离子浓度 ② 膜的电位差 （阳离子容易进入）
2.植物细胞吸收溶质的方式：
1.离子通道：被动地、单向运输， K＋, Ca2＋ Cl- 和NO3-离子通道
2.载体运输：被动运输、主动运输 104～105个离子/秒
A.单向运输载体： Fe2＋、 Zn2＋、 Mn2＋ 、Cu2＋
B.同向运输器： 与质膜外H＋离子结合的同时又与另一个分子或离子（ Cl-、 K＋ NO3- , NH4＋ , PO43-, SO42-等）结合，同一方向运输。
C.反向运输器：与质膜外H＋离子结合的同时又与质膜内侧的分子或离子（Na＋）结合，两者朝相反的方向运输。(协同运输B与C)
3.泵运输 ATP酶催化ATP水解，释放能量，驱动离子转运。质子泵和钙泵
4.胞饮作用：非选择性吸收
四、 营养物质在植物体内的运输 运输途径 运输动力 运输的机制
（一） 水分的运输
1、水进入根的途径① 共质体途径 ② 质外体途径
2、根系吸水的动力a.根压 主动吸水b.蒸腾拉力 被动吸水
根压产生的机理——渗透论，代谢论
3.实现水分从根部到叶端这一长途运输的前提条件
从根直到叶肉细胞这一水柱必须是连续的，中间不可断开，如果断开，上段水柱将随蒸腾作用而消失，下水柱将因本身的重力而下降至根。
水柱何以能够保持连续呢？
水分子有内聚力——水分子以氢键互相连接，分子之间相互吸引的力量称为内聚力——内聚力学说
（二) 矿物质的运输
矿物质或无机离子在植物体内溶于水中，由导管和管胞运输到植物各部分。
有些离子也可以由韧皮部运输，如磷可以随水流经木质部而到叶，然后可经韧皮部而下到植物其它部分。施肥时，磷肥需要量低，原因之一就是磷可被植物反复使用之故。
（三）有机物质的运输
1.运输途径——由韧皮部担任
2.运输的方向 双向的，随生长发育时期不同而发生变化
3.运输的速度和溶质的种类 速率：平均100cm/h, 范围：30-150cm/h
同化产物如何从“源”细胞转载入筛管分子?
4. 韧皮部装载的途径
共质体途径 糖从共质体经胞间连丝到达韧皮部；
质外体途径 在某些点进入质外体（细胞壁）到达韧皮部.
筛管的“装卸”机制——主动运输（蔗糖－质子同向转运，质子泵），筛管的装和卸的机制相同，糖类物质等都是通过耗能的主动运输而转移到其它器官中，只是方向相反
5. 同化物运输的动力——压力流假说
压力流学说是解释筛管长距离运输同化产物的一种学说。
A.筛管液流是靠源端和库端的膨压差建立起来的压力梯度来推动的
B.韧皮部液体的流动是靠产糖端的压力“推”向另一端的。
C.按照压力流假说，韧皮部液体的流动是靠产糖端的压力“推”向另一端的
D.保证筛管中液体流动的条件：叶不断供应糖;根等组织器官随时收存糖;筛管随时从周围组织中获得所需要的水分
（4）营养物的储存
A.合成贮藏化合物 淀粉是主要贮藏物，高等植物制造的糖类大多转化为淀粉而储存于细胞中，二年生多年生植物营养物质可储存在多种器官，根、茎、果实和种子中。
B.代谢利用 为细胞生长提供能量或为细胞合成其他化合物提供碳架。
五、 植物的营养适应
1. 食虫植物 2. 根瘤 A.根瘤菌与豆科植物共生形成根瘤的专一性很强，只有三类细菌能侵染豆科植物形成根瘤。B.生物固氮就是通过微生物的作用，把空气中的游离氮素（N2）固定转变成含氮化合物（NH3）的过程。固氮菌体内的固氮酶具有还原分子氮为氨的功能。
C.根瘤形成的三个阶段：根毛弯曲 侵染线形成 根瘤形成3. 寄生植物
4. 菌根 真菌的菌丝深入根的皮层中，与根形成特定的结构，即是菌根。真菌和根的共生形成 （互利）菌根可以促进根对矿物质的吸收
第五部分
一、植物激素对生长发育的调控
植物激素：指一类在植物体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物（＜1μmol/L）。
生长素类 赤霉素类 细胞分裂素 乙烯 脱落酸
其他天然的植物生长物质：油菜素内酯、多胺、茉莉酸和水杨酸等，对植物的生长发育有促进或抑制作用。
（一）生长素(IAA)
1、生长素的研究历史和化学性质 吲哚乙酸(IAA)
2、生长素在植物体内的分布和作用
生长素合成部位： 叶原基、嫩叶和发育中的种子。合成的前体是色氨酸。
分布：生长旺盛的部分（胚芽鞘、芽、根尖分生组织、形成层、受精后的子房、幼嫩的种子）
运输方式:（1）韧皮部运输：有机物浓度差等因素决定（2）极性运输： 局限于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间短距离、单方向的极性运输（从植物体的形态学上端向下端运输）。
3.生长素的生理作用：
a.影响细胞的伸长、分裂和分化（细胞水平）；
b.影响营养器官和生殖器官的生长、成熟和衰老（器官水平）。
促进作用 细胞分裂、茎伸长、雌花增加等。
抑制作用 抑制花朵脱落、侧枝形成、叶片衰老等。
最基本的作用：促进细胞伸长生长。
影响因素：生长素的浓度、植物种类、器官、细胞的年龄。
其他生理作用：向性、顶芽优势、果实发育
在农业生产中的应用：促进插枝生根，阻止器官脱落，促进菠萝开花等。
4. 生长素的作用原理：[① 活化质膜ATP酶，细胞壁酸化，增加可塑性，细胞体积加大② 促进mRNA和蛋白质的合成，提供原生质体/细胞壁合成原料]
1) 生长素受体——生长素结合蛋白(生长素的受体—生长素结合蛋白, 位于质膜、内质网或液泡膜上。少数生长素受体是位于细胞质/细胞核的可溶性生长素结合蛋白，促进mRNA合成)
生长素受体的功能主要是使质膜上的质子泵将H+泵到膜外，引起质膜的超级化，胞壁松弛
2) 信号转导途经 IP3,DAG，Ca、 CaM组成生长素信号转导系统。
3）细胞壁酸化 可塑性增大 细胞伸长
酸生长学说: 细胞壁酸化-激活酶-H键断裂-细胞壁松弛-膨压增加-细胞伸长
4) 促进核酸、蛋白质的合成
（二）赤霉素类(GA)
1、赤霉素的研究历史和化学性质 水稻恶苗病
2.赤霉素在植物体内的分布
合成位置：发育着的果实（种子），伸长着的茎端和根部。
分布:植株生长旺盛的部分,如茎尖、嫩叶、根尖和果实种子中。高等植物的GA含量1－1000ng/g鲜重
运输:没有极性,根尖合成赤霉素沿导管向上运输，嫩叶产生的赤霉素沿筛管向下运输。
3、赤霉素的生理作用
促进作用 细胞分裂、抽苔、茎延长、侧枝生长、种子发芽，果实生长；
抑制作用 抑制成熟、侧芽休眠、衰老.
赤霉素最突出的作用是刺激细胞延长,赤霉素还能促进花粉萌发和花粉管的生长,抑制种子的生成
赤霉素在生产中的应用:促进麦芽糖化，促进营养生长，防止脱落和打破休眠。
eg.激素对幼苗生长的调节:赤霉酸诱导胚乳外层（糊粉层）产生α-淀粉酶。α-淀粉酶将淀粉水解成葡萄糖，为胚的生长提供能量。脱落酸（ABA）对形成种子休眠非常重要,当有过量的ABA存在时， GA诱发的α-淀粉酶的产生将被抑制。
赤霉酸诱导α-淀粉酶产生的发现，已应用于啤酒生产。
4、赤霉素的作用机理
A.受体位于质膜的外表面，信号通过某种信息传递途径到达细胞核，调节细胞延长和形成蛋白质。
B.促进茎的延长 与细胞壁伸展性有关；
C.促进RNA和蛋白质的合成，促进植物生长，包括细胞分裂和细胞扩大。
（三）细胞分裂素类(CK) 是一类促进细胞分裂的植物激素，最早被发现的是激动素。 具有和激动素相同生理活性的天然和人工合成的化合物，都称为CK 。
1、细胞分裂素在植物体内的分布和运输
分布：进行细胞分裂的部位，如根尖、茎尖、未成熟的种子，萌发的种子和生长着的果实，含量1－1000ng/g干重。
运输：主要从根部合成处经木质部运送到地上部分，少数在叶片合成的细胞分裂素也可从韧皮部运走。
2、细胞分裂素的生理作用
促进作用：促进细胞分裂，侧芽生长(生长素和细胞分裂素相拮抗)，种子发芽、萌发，果实生长、发育，开花
作用机理：促进转录和蛋白质的生物合成。
抑制作用： 抑制不定根形成、侧根形成、叶片衰老等。
生长素与细胞分裂素共同作用诱导愈伤组织生根和出芽,生长素有利于愈伤组织中根的分化，细胞分裂素则有利于芽的形成。
3、细胞分裂素的应用
组织培养，防止落花落果，延长蔬菜的贮蒇时间。
（四）乙烯 Ethylene
1、乙烯的研究历史和化学性质
2、乙烯的分布：分生组织、种子萌发和果实成熟时产生乙烯最多。
3、乙烯的生理作用和应用
主要生理功能：促进细胞扩大；促进果实成熟；促进器官脱落
抑制作用：某些植物开花；生长素的转运；茎和根的伸长生长
应用：果实催熟，促进次生物质（橡胶树中乳胶）排出，促进开花
eg.离层的形成:环境因素引起乙烯和生长素浓度变化，离层产生。
3、乙烯的作用机理：
乙烯与金属离子（可能是一价的铜）蛋白质结合，进一步通过代谢后才能起生理作用。
乙烯受体是多基因编码，信号转导可能有多条途径。
乙烯可促进核酸与蛋白质的合成。
（五）脱落酸类（ABA）
1、脱落酸在植物体内的分布和运输
分布：维管植物的各器官和组织中，即将脱落或休眠的种子中较多。
运输：主要以游离型的形式运输，也有以脱落酸糖苷形式运输。
2.脱落酸的主要生理功能：抑制发芽；促进气孔的关闭；抑制生长
脱落酸是植物体中最重要的生长抑制剂
（六）植物激素间的相互作用
激素间相互作用类型 拮抗 反馈 连锁(几类激素在植物生长发育过程中相继起着特定的作用，共同调节植物性状的表现)
(七）植物激素作用机理研究
二、植物的营养生长及其调控(本部分未讲）
三、植物的生殖生长及其调控
1、光周期现象
低温和适宜的光周期是诱导成花的主要环境条件。植物对昼夜相对长短变化发生反应的现象称为光周期现象。
2、光周期反应的类型
根据植物在光周期现象中对每天昼夜长度的要求不同，将植物分为若干类型
长日植物 短日植物 日中性植物
植物开花对光周期的要求，是其祖先长期对环境适应而形成的一种特性。
判断一种植物是长日或短日植物，必须以临界日长来判断。
临界日长：昼夜周期中诱导短日植物开花所必需的最长日照或诱导长日植物开花的最短日照。
3. 光周期刺激的感受和传导
A.叶片是感知光周期刺激的部位，诱导开花部位是茎尖的生长点
B.光暗交替的对开花的影响
光周期诱导： 植物需要一定时间适宜的光周期处理，以后即使处于不适宜的光周期下，仍然可以长期保持刺激的效果，这种现象称为光周期诱导。
C.植物光周期的反应不是对光照期长短，而是对黑暗期的长短发生的反应。决定开花的关键因素是临界暗期的长短，而不是白日的长短。
植物光周期的反应非常灵敏，黑暗期的小小改变，植物也能“测”出来。
由此推测，植物体内必然存在着对光照有高灵敏度的物质或光检分子——光敏色素
D.光敏色素 植物接受光周期信号的色素蛋白 感受红光和远红光区域的光 组成：蛋白质，生色团
E.红光、远红光对光周期反应的可逆影响:开花或不开花总是取决于最后一次光照
光敏色素主要以两种形式存在(两者可以相互转变):
Pr 吸收红光，吸收高峰位于660nm红光区，比较稳定；
Pfr 吸收红外光，吸收高峰位于730nm的红外光区，不稳定；
光敏色素两种形式的互相转化正是植物感知白日或黑夜的机制.当红光和红外光两种光波同时存在时,红光效应压倒红外光效应，光敏色素吸收红光而转变为Pfr形式.
白天: 主要是Pfr形式;夜间: 或被破坏或转变为Pr
F.光敏色素对成花的作用与Pf 型和Pfr型之间的相互转变有关
短日植物开花刺