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统考生物 第十八章 生长与发育
- 2. 学习目标 • 认识生物的生长弧。 • 了解植物茎尖和根尖的生长和发育。 • 了解茎的次生生长。 • 了解人类的生长孤。 • 认识植物激素及了解其生理功能。 • 了解光敏素与植物生长发育的关系。 • 认识植物的光周期。
- 5. 学习时间建议 章节 内容 时间分配（节） 18.1 18.2 生长弧 植物的生长和发育 2 18.3 18.4 动物的生长和发育 激素与植物的发育 2 18.5 光与植物的发育 1 实验5.7 2 合计 7
- 9. S字生长弧 • A：初始缓慢生长期 • C：指数成长期 • D：成熟成长缓慢期 • E：成熟停止期 • F：老化期 • 最后：死亡期
- 10. 大肠埃希菌的生长曲线 • 迟缓期（A） • 细菌进入新环境后的短暂 适应阶段。 • 该期菌体增大，代谢活跃， 为细菌的分裂繁殖合成并 积累充足的酶、辅酶和中 间代谢产物；但分裂迟缓， 繁殖极少。
- 11. 大肠埃希菌的生长曲线 • 对数期（C） 又称指数期 • 细菌在该期处于稳定状况， 生长迅速，活菌数以恒定 的几何级数增长，生长曲 线图上细菌数的对数呈直 线上升，达到顶峰状态。 • 此期细菌的形态、染色性、 生理活性等都较典型，对 外界环境因素的作用敏感。 • 因此，研究细菌的生物学 性状（形态染色、生化反 应、药物敏感试验等）应 选用该期的细菌。
- 12. 大肠埃希菌的生长曲线 • 最大稳定期（E） • 由于培养基中营养物质消 耗，有害代谢产物积聚， 该期细菌繁殖速度渐减， 死亡数缓慢增加，生长分 裂和死亡的菌细胞数处于 平衡状态。 • 该期细菌形态、染色性和 生理性状常有改变。一些 细菌的芽胞、外毒素和抗 生素等代谢产物大多在最 大稳定期产生。
- 13. 大肠埃希菌的生长曲线 • 衰亡期（F） • 最大稳定期后细菌繁殖越 来越慢，死亡数越来越多， 并超过活菌数。 • 该期细菌形态显著改变， 出现衰退型或菌体自溶， 难以辨认，生理代谢活动 也趋于停滞。 • 因此，陈旧培养的细菌难 以鉴定。
- 14. 植物的生长与发育 • 只发生在分身区 • 分身区内细胞分裂旺盛 • 初生分身区 – 茎尖、根尖 • 次生分身区 – 茎内形成层
- 15. 初生生长区 • 顶端分生组织是根和茎主轴及分枝顶端的分生细胞群。 • 在营养生长时期，由它衍生的细胞成为根和苗的初生组 织，使根和茎能沿着轴向不断生长，同时有叶和枝的新 生。 • 在生殖生长阶段，由它产生出生殖器官。 • 分生组织的细胞不断分裂，向后产生新细胞。 • 初生分生组织衍生的细胞的发育过程，称初生生长。
- 16. 茎尖、根尖的区域 • 植物茎尖、根尖为分生区、伸长区、成熟区。 • 分生区细胞大而排列紧密，壁薄，细胞质浓，没有液泡， 且有分生能力，大多呈小正方形。 • 伸长区细胞等直径、长方形、核小、细胞质浓厚、成一 薄层分布在细胞的边缘部分。 • 成熟区细胞已经停止伸长，并且多已明显分化成熟，形 成特殊的组织如木质部、韧皮部。
- 17. 茎尖 分生区 延长区 成熟区
- 18. 根尖
- 19. 次生生长 • 由形成层的活动 使茎加粗 • 维管形成层 • 木栓形成层
- 20. 维管形成层 • 维管形成层位于木质部 与韧皮部之间的一种分 生组织。 • 向内分化出次生木质部。 • 向外形成次生韧皮部。 根
- 21. 木栓形成层 • 在皮层内形成的侧生分生 组织的一种。 • 取代表皮的保护作用。 • 向内分化出栓内层。 • 向外形成木栓组织。 • 木栓层、木栓形成层和栓 内层共同组成次生保护组 织周皮（periderm）。 根
- 27. 年轮 • 树木由于周期性季节生 长速度不同，而在木质 部横切面上形成肉眼可 分辨的层层同心轮状结 构。 • 春天因为日照强烈、雨 量丰沛，所以细胞较大、 颜色较浅，排列疏松。 • 秋末因为日照较少、天 气较干冷，所以细胞细 小、颜色较深，致密。
- 28. 草本植物的S形生长弧 • A • 重量减少 • 种子萌发时，子叶内储存的 养分被消耗
- 29. 草本植物的S形生长弧 • B • 重量回复 • 第一片叶进行光合作用
- 30. 草本植物的S形生长弧 • C • 重量剧增 • 光合作用产生食物 • 形成新组织
- 31. 草本植物的S形生长弧 • D • 生长变慢 • 植物成熟 • 产生花朵和果实
- 32. 草本植物的S形生长弧 • E • 停止生长 • 食物的合成和消耗相等 • 生长停滞
- 33. 草本植物的S形生长弧 • F • 重量减低 • 果实、种子离体 • 食物的消耗率多过合成率
- 40. 人体生长过程中各器官的相对变化 • 1 胸腺重量 • 2 扁挑腺大小 • 3 内耳骨大小 • 4 头宽 • 5 臀宽 • 6 脑垂体重量 • 7 胸部脂肪组织厚度 • 8 睾丸大小 • 9 子宫长度 • 10 肾上腺重量
- 41. 环境因子对植物生长的影响 • 温度 • 水分 • 光 • 无机营养 • 生物因素 • 激素
- 42. 温度 • 温度对生长速率有强烈影响，温度过低或过高，都不利于生 长。 • 生长速度最大时的温度为最适温度，与允许生长的最低与最 高温度合称温度三基点。 • 最适温度的高低，随植物的种类而不同。 • 温带植物的最适温度在25～35℃之间，热带植物在30～35℃， 寒带植物在10℃左右。 • 同一种植物在不同的发育时期对温度的要求也会有差异。 • 例如幼苗生长的最适温度常常不同于长成的植株。 • 不同器官间也有差异。 • 生长于土壤中的根系，其生长最适温度常比地上部的低。
- 43. 水分 • 当分生组织中含水量过低时，细胞分裂和膨大都会受影响。 • 细胞主要靠吸收水分来增加体积。 • 光合作用也需要水分。 • 棉花在水分供应不足时，茎变红，就是因为生长受抑制大于光合 作用受抑制的程度，多余的糖与花色素结合形成花色素苷，显出 红色。 • 水分对植物体各部分的生长速度影响也不等。 • 水分不足对地上部生长的影响比对根的影响大，结果使植 物的根/冠比增大，这有利于保持植物的水分平衡。
- 44. 光 • 光是光合作用的能源，光照不足，就不能产生足够的有 机养料， • 照光的方向影响茎生长的方向。 • 强光特别是强紫外线使植株矮小 • 无光时新生叶不能变绿，出现黄化现象 • 光照时间的长短也影响发育和生长
- 45. 无机营养 • 植物各器官的生长，都需要氮、磷、钾等各种无机营养 元素。 • 任何一种必要营养元素缺乏时，生长速率和样式就会受 到影响。 • 其中氮对营养器官中茎、叶生长的作用特别明显。 • 氮供应的多少，对地上部与地下部影响不同。 • 当氮供应增加时，根生长增加比茎叶增加少，甚至还会 减少。这是植物对维持碳、氮供应平衡的一种调节。
- 48. 激素 • 生长素 auxin（IAA） • 赤霉素 gibberellin（GA） • 细胞分裂素 cytokinin（CK） • 乙烯 ethylene • 脱落酸 abscisic acid（ABA）
- 49. 生长素 • 最早发现的植物激素——吲哚乙酸（IAA） • 人工有萘乙酸（NAA）、2,4-D。 • 集中在胚芽鞘、茎尖、根尖的分身组织、形成层 • 素有极性传导（主动运输）的特性，即生长素只能从植 物体的上端向下端传导，不能倒过来传导，而且它会逆 浓度梯度发生极性传导。 • 运输在胚芽鞘内通过薄壁组织，在茎中通过韧皮部，在 叶子里通过叶脉进行
- 50. 生长素的作用 • 促进细胞的纵向伸长 • 促使细胞壁软化 • 降低细胞壁对原生质体的压力 • 增加细胞渗透吸水的能力 • 液泡不断增大 • 细胞就随着加大体积
- 51. 生长素的作用 • 促进细胞的纵向伸长 • 促使细胞壁软化 • 降低细胞壁对原生质体的压力 • 增加细胞渗透吸水的能力 • 液泡不断增大 • 细胞就随着加大体积
- 52. 生长素的作用 • 细胞壁软化 • 细胞壁可塑性加大 • 合成新的细胞壁物质 • 增加原生质 • 可促使无根的组织如叶片或 枝条行细胞分裂、分化而生 根
- 56. 生长素在农业的应用 • 促进插秧枝条生根 • 诱导单性结果 • 防止落花落果 • 组织培养技术
- 57. 促进插秧枝条生根
- 58. 诱导单性结果
- 60. 组织培养技术
- 61. 赤霉素 • 能促进细胞的伸长和分裂， 促进茎伸长生长 • 增加节间的距离 • 部分代替光照和低温条件 例如0.1ng/L的赤霉素就足以促进水稻幼苗的伸长生长。 相反如果赤霉素浓度过大，就会导致植株徒长、白化， 甚至枯死或畸形。
- 62. 赤霉素的功能 • 促进开花 • 拉长花卉 • 促进种子萌发 • 诱导单性结果
- 64. 拉长花卉 • 花卉的节间加长 • 葡萄粒有比较宽的空间生长 • 葡萄粒长得比较大 • 通风比较好 • 减少虫害发生
- 65. 诱导单性结实 • 单性结实是指天然 或人工作用下使胚 珠不经授粉而结果 的現象。 • 单性结实发育出来 的果实是真正无籽 的。 • 诱导苹果、梨、樱 桃等结果
- 69. 细胞分裂素 • 促进细胞分裂，也能使细胞 体积加大。 • 但和生长素不同的是，它使 细胞体积扩大而不是伸长。 • 茎的伸长受细胞分裂素抑制， 而一般都向横轴方向扩大增 粗。 Compared to a normal plant (left), thale cress plants lacking the capacity to produce the cytokinin tZ (right) exhibit poor shoot growth and smaller rings of leaves.
- 71. 细胞分裂素的功能 • 组织培养 • 抑制衰老 • 贮藏营养 • 解除顶端优势，促使腋芽发育成枝条 • 延长蔬菜的贮藏时间 • 防止落果
- 73. 组织培养
- 75. 贮藏营养 • 阻止营养物质向外 流动 • 使营养物质向它贮 藏的部位运输 激动素表面活性剂 Cytokinin-treated leaves become "sinks" for nutrients such as amino acids. Here you can see in seedling B that the cytokinin-treated leaf on the left attracted the radio-tagged amino acid from the untreated leaf on the right. In seedling C, when the tagged leaf is also treated with cytokinin, there is not even the small amount of leakage to the other leaf observed in the control (seedling A).
- 80. 脱落酸 • 脱落酸除能抑制植物细胞的分裂、 伸长。 • 脱落酸在高等植物中广泛分布， 在各种幼嫩和老的器官组织内都 有，将要脱落或进入休眠的器官 组织中含量更多些。 • 脱落酸的运输不具极性 • 地上部合成的脱落酸可通过韧皮部 向上、向下运输 • 根内合成的脱落酸主要是通过木质 部向上运输
- 81. 脱落酸的功能 • 促进脱落 • 促进休眠 • 促进气孔关闭 • 促进开花
- 83. 促进脱落 • 植物在夏季长日照情况下， 形成赤霉素比较多 • 冬季寒冷干旱，叶中生长素 减少，而且日照短，形成脱 落酸比较多，在脱落酸作用 下产生离层。 • 离层不仅产生在叶柄上，也 产生在花柄或果柄上，因而 使花和果实脱落，造成生产 上的损失。
- 84. 促进休眠 • 脱落酸会减少顶端分生组织 的有丝分裂，促使芽进入休 眠状态 • 园圃中运输幼苗之前喷射脱 落酸使幼苗休眠 • 脱落酸也抑制种子萌发，使 种子保持休眠状态。
- 85. 促进休眠
- 86. 促进气孔关闭 • 在缺水条件下 • 植物叶子里脱落酸的 含量大大增加 • 保卫细胞中的K+外渗 • 保卫细胞的水势大于 周围细胞的水势 • 保卫细胞丧失紧张度 • 关闭气孔。
- 89. 乙烯 • 气体激素 • 促进植物器官成熟 • 乙烯广泛地存在于多种植物中， 在正在成熟的果实组织中更多， 其他的器官，如花、叶、茎、 根、块茎和种子 • 能溶于水中进行运输，或以气 体状态在细胞间隙里扩散。
- 90. 乙烯的功能 • 促进果实成熟 • 促进老叶脱落和衰老 • 促进排出次生物质 • 增加黄瓜雌花
- 91. 促进果实成熟 • 幼嫩果实中乙烯含量极微 • 随着果实长大，乙烯的合成加 速 • 乙烯能增加细胞膜的透性，使 呼吸作用加速，引起果实内有 机物强烈转化，使果实更快成 熟 • 乙烯已经用来使果实催熟，如 催熟柑桔、柿子、香蕉和棉花 等。
- 92. 促进老叶脱落和衰老 • 用乙烯利处理棉叶，能加速棉 叶衰老和脱叶。 • 如果浓度合适，它不影响叶片 的光合作用功能和嫩叶的生长， 只加速老叶衰老脱落，所以可 以喷施乙烯利促使老的棉叶脱 落，改善棉茎基部的通风透光 条件。 • 在葡萄上喷施乙烯利，很快引 起落叶而果实不掉，可以提高 收获时的工效。 • 在果树栽培中，乙烯还有疏果 的效果。
- 93. 促进排出次生物质 • 橡胶树乳胶的排泌是受 乙烯影响的。 • 橡胶树用乙烯利处理后， 乳胶的产量第二天就上 升。 • 它对漆树、松树、吐鲁 香和印度紫檀等植物次 生物质的产量也有促进 作用。
- 98. 植物的花开 • 开花为植物生殖阶段的开始。 • 开花过程始于花芽的分化，花芽产生后迟早必定开花。 • 因此植物能否开花，在于是否有花芽的分化。 • 有些植物的开花是受遗传的控制，例如豌豆只要生长发 育到达成熟阶段，不需要有特定的环境因素刺激就能开 花。 • 另有些植物虽已达到成熟，但仍需要等待特定环境因素 如光或温度的刺激始能开花，否则将一直停留在营养阶 段。
- 99. 春化作用 • 一，二年生的植物，经过春化处 理（低温处理，约3 °C）后，才 能从营养生长阶段（即根、茎、 叶的发育）过渡到生殖生长阶段 （即花、果实和种子的发育）的 现象。 • 植物的胚或是分身组织感应温度。
- 100. 光周期 • 有些植物需要每天有适当的光照和黑暗交替，才能促进 开花。 • 这种以24小时为一周期的日韵律中，光照和黑暗的长短， 会影响植物开花的现象，称为光周期。 • 植物的开花与否会受光周期的影响，每种植物所需的光 周期次数不一，有的只要一次，有的需十二次的光周期 才会有花芽形成。
- 101. 临界日照 • 当光周期的日照和黑暗长短，刚好介于 适于和不适于开花之分界点的日照时间， 称为临界日照。 • 植物照光时间恰好落在其临界日照点时， 开花率达50%。 • 如白芥菜每天日照超过14小时，就会提 高开花能力，低于14小时则降低开花或 不开花， • 所以白芥菜临界日照为14小时，10小时 黑暗为白芥菜的临界黑暗。
- 103. 光周期 • 长日照植物（短夜性植物） • 日照数长于其临界日照才增加 开花能力 • 短日照植物（长夜性植物） • 日照数短于临界日照才增加开 花能力的植物 • 中性日照植物 • 日照的长短对其开花无显著影 响者，称为
- 104. 黑暗的长短才是决定性 • 如果以短暂的黑暗中断 （night break）光周期中 的日照期，并不会影响光周 期的效果。 • 以短暂光照中断其黑暗期， 则可能完全改变光周期的效 果。 长日照植物光週期中黑暗期对开花的重要性 图中A：日照时间比临界日照长，故会开花。 图中Ｂ：日照时间比临界日照短，不开花。 图中Ｃ、Ｄ：Ｃ图给予短日照之光週期(原本不开花)，但 用光中断黑暗期，则可促进开花。
- 106. 叶是感受光周期的部位 • 植物体只要有一片叶子获得适当光周期，则植物就能开 花。 • 叶片感受光周期后产生某种物质，此物质并能传送到植 物体的其他部分，而引发开花。 • 如果将两株不同品种的烟草，一株为短日照植物，另一 株为长日照植物，嫁接在一起，则不论在长日照或短日 照的光周期条件下两株都能开花。 • 因为在短日照条件下，短日照的烟草会产生引发开花的 因素，并能经由嫁接处送至长日照烟草使之开花。
- 110. 植物如何感光？ • 早在1950年代，美国的波史维克 （Borthwick）和亨得利斯（Hendricks） 在莴苣（Lactuca sativa）种子的萌发 实验中，发现5分钟的红光照射能极有 效地促进种子萌发。 • 如果在红光照射后接着立刻照射5分钟 红外光，则红光促进种子萌发的效果完 全被消除。 • 如此，红光和远红光能彼此消除，而种 子的萌发完全符合最后一次的光照。 • 于是他们推论莴苣种子内必含有能影响 萌发的特殊色素。 • 直到1965年，巴勒（Butler）等人才成 功地从燕麦（Avena sativa）幼苗纯化 出这种色素，而命名为光敏素。 Harry A. Borthwick studies the effect of different light wavelengths on Biloxi soybeans using a huge carbon arc light.
- 111. 光敏素 phytochrome • 蛋白质色素 • 光敏素具有两种分子状态 • Pr 对红光较强 • Pfr对红外光较强 Phytochrome absorbtion spectrum (isolated from Avena sativa L). Horizontal axis - wawelength, nm. Vertical axis is given in relative units. red
- 112. Pfr = 活性光敏素（active phytochrome） • 黑暗萌发的幼苗中只含P • 受光照刺激后Pr转变为Pfr • Pfr引发多种生理反应 • 水果皮色素的形成 • 花开 • 抑制茎的成长 • 引发种子萌发 无活性 活性 黑夜中Pfr慢慢转换回Pr
- 114. Pfr激发开花素的运输
- 115. 光周期与春化作用的区别 光周期 春化作用 作用因子 光（红光） 温度（低温） 感应组织 叶 分身组织 感应物质 光敏素 Ca2+ 作用器官 种子、茎、叶、花 种子、花
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