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What happens in the duration from fertilization to seed germination?

What happens in the duration from fertilization to seed germination?. Lecture 23 Plant Maturation & Senescence. Outline DVP and Maturation of Seed DVP and Maturation of Fruit Senescence 衰老 Dormancy 休眠. 种子. DVP and Maturation of Seed. 授粉. 受精. 1 精子 + 1 卵细胞→合子→ 胚.

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What happens in the duration from fertilization to seed germination?

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Presentation Transcript

  1. What happens in the duration from fertilization to seed germination?

  2. Lecture 23 Plant Maturation & Senescence Outline DVP and Maturation of Seed DVP and Maturation of Fruit Senescence 衰老 Dormancy 休眠

  3. 种子 DVP and Maturation of Seed • 授粉 • 受精 1精子 + 1卵细胞→合子→胚 1精子+2极核→胚乳 珠被→种皮

  4. DVP and Maturation of Seed • 胚胎发生期 IAA、GA、CK • 种子形成期 IAA、GA、CK、ABA 胚胎继续生长 物质的积累 脱水 • 成熟休止期 ABA 进入休眠

  5. 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） DVP and Maturation of Seed 举例 玉米素○ IAA □ GA △

  6. 黑龙江 克山 北京 济南 杭州 影响种子物质积累的外界因素 DVP and Maturation of Seed 水分 温 度 光 照 矿质元素 小麦蛋白质含量

  7. Lecture 23 Plant Maturation & Senescence Outline DVP and Maturation of Seed DVP and Maturation of Fruit Senescence 衰老 Dormancy 休眠

  8. DVP and Maturation of Fruit • Development 子房 → 真果实 如桃、李子等 非心皮组织+子房 → 假果实 如苹果、梨

  9. DVP and Maturation of Fruit • Development 单S 双S 内果皮 木质化 果核变硬 玉米的生长曲线（李合生，2002） 植物生长大周期 果实的生长曲线

  10. DVP and Maturation of Fruit • Development 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

  11. DVP and Maturation of Fruit • Maturation 从停止生长到可食， 果实内部发生的一系列生理生化变化。

  12. DVP and Maturation of Fruit • Maturation （1）色泽：绿→黄→红 例：番茄成熟过程中色泽的变化

  13. DVP and Maturation of Fruit • Maturation （2）香味物质 每种果实几乎有100种以上的香味物质 香蕉香味 主要取决于 乙酸戊酯 苹果香味 主要决定于 乙基-甲基-丁酸 桔子香味主要 决定于柠檬醛

  14. 甜味增加 酸味降低 涩味消失 DVP and Maturation of Fruit • Maturation （3）味道 See Handout

  15. DVP and Maturation of Fruit • Maturation （4）硬度: 硬 → 软 果肉细胞壁的降解 - 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

  16. DVP and Maturation of Fruit 香蕉 • 乙烯促进果实成熟 - 诱导呼吸跃变 - 促进桃子的香气物质产生 - 促进番茄和柠檬成熟过程中 β-胡萝卜素的合成 - 诱导细胞壁水解酶的活性升高

  17. DVP and Maturation of Fruit • ABA促进果实成熟 - 跃变型果实：ABA触发乙烯峰和呼吸跃变 - 非跃变型果实：ABA 促进果实的成熟， 不依赖于乙烯。

  18. DVP and Maturation of Fruit • 茉莉酸（JA）促进果皮的颜色变化 - 促进叶绿素降解 - 促进β-胡萝卜素合成 • 茉莉酸甲酯（JA-Me）促进乙烯合成 - 促进ACC合成酶的活性升高 - 促进ACC氧化酶的活性升高

  19. Lecture 23 Plant Maturation & Senescence Outline DVP and Maturation of Seed DVP and Maturation of Fruit Senescence 衰老 Dormancy 休眠

  20. Senescence 衰老 • 概念 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

  21. Senescence 衰老 • 衰老的类型 ——根据衰老部位分： *整体衰老 overall senescence 单稔植物和竹， 一旦开花，整株植物衰老死亡。 *地上部分衰老 top senescence 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。

  22. Senescence 衰老 • 衰老的类型 ——根据衰老方式分： *渐进衰老 progressive senescence 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。 *脱落衰老 deciduous senescence 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。

  23. Senescence 衰老 • 生理变化 以叶片为例 • 光合速率下降 • 叶绿素含量下降 • 短暂的呼吸峰 蚕豆叶片衰老过程中的生理生化变化

  24. Senescence 衰老 • 生理变化 • 蛋白质降解加快 • 叶绿素含量下降 离体燕麦胚芽鞘在衰老过程中物质变化

  25. Senescence 衰老 • 衰老的机理 - 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。

  26. Senescence 衰老 • 衰老的机理 -自由基损伤理论 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

  27. Senescence 衰老 • 衰老的机理 - 程序性细胞死亡理论 Programmed Cell Death（PCD） 叶片衰老是核基因控制的PCD

  28. Senescence 衰老 • 衰老的机理 - 植物激素控制理论 CK延缓衰老 • 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 ABA、ETH促进衰老

  29. Lecture 23 Plant Maturation & Senescence Outline DVP and Maturation of Seed DVP and Maturation of Fruit Senescence 衰老 Dormancy 休眠

  30. Dormancy 休眠 • 概念 植物生长极为缓慢或暂停的现象。

  31. Physiological dormancy (生理性休眠) • Forced dormancy（强迫性休眠） Dormancy 休眠 按导致休眠的因素，休眠分为: Caused by internal cues Resulted from external cues

  32. 芽（多年生落叶树木） 鳞茎、球茎、块根、块茎 Dormancy 休眠 按休眠器官，休眠分为: • 种子休眠 • 营养器官休眠

  33. 种子休眠Seed dormancy • 种子的生理性休眠 种子成熟后， 即使在适宜的外界条件下仍不萌发。 - Caused by internal cues • 种子的强迫性休眠 - Resulted from external cues

  34. 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

  35. 种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy • 原因 • 种皮不透水 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 • 种皮不透气 有些种子的种皮不允许氧气透过，如椴树种子

  36. 种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy • 原因 • 种皮的机械限制 如核果类种皮坚硬 • 种皮阻止种子内部的萌发抑制物质流失

  37. 种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy • 原因 • 种皮或果皮含有大量萌发抑制物质（ABA） 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

  38. 种皮限制休眠 Coat-imposed dormancy • 打破种皮限制休眠的方法 • 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 去除种皮携带的抑制物质

  39. 当归 欧洲白蜡 种胚休眠 Embryo dormancy • 原因 • 胚未发育完全 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

  40. 种胚休眠 Embryo dormancy • 原因 • 胚未完成后熟 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。 种子内淀粉、蛋白质、脂肪等进一步合成 后熟 Afterripening 种子采收后需经一系列生理生化变化 才能达到真正成熟。

  41. 种胚休眠 Embryo dormancy • 促进后熟的常用方法 • 干藏完成后熟 大麦、小麦、棉花等常温1-2个月

  42. 种胚休眠 Embryo dormancy • 促进后熟的常用方法 • 层积处理完成后熟 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

  43. 芽（多年生落叶树木） 鳞茎、球茎、块根、块茎 Dormancy 休眠 按休眠器官，休眠分为: • 种子休眠 • 营养器官休眠

  44. 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

  45. Dormancy 休眠 • 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

  46. Christchurch, New Zealand THANKS

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