什么是生长?什么是发育?
生长是指生物体内的细胞数量增加,蛋白质累计而使得生物体积增大、体重增加。发育则是指细胞经过分化过程形成各类细胞,从而形成组织、器官、系统。
动物的生长期可以分为幼儿期、儿童期、青年期、成年期、衰老期。
幼儿期:生长极快,技能分化较少。
儿童期:生长速度变慢。
青年期:生长速度又变快,生长和机能分化基本上已经达到平衡。
成年期:大部分组织不再生长,只是会对损伤及废弃组织进行修补。
衰老期:各种机能衰退。
对于植物,只有有分生区的部位如根尖、茎尖、芽体、幼叶、形成层会进行生长。以茎尖和根尖为例,茎尖和根尖可以分为分生区、延长区和成熟区。
分生组织的细胞会不断分裂,向后产生新细胞。分生区产生的细胞会长大并沿着茎、根纵轴方向生长,构成延长区。当细胞长大到最大体积时,它们就会在成熟区分化为其他组织。
这种沿着上下生长的生长就称为初级生长。
双子叶植物的茎内形成层会进行分裂,向内形成次生木质部,向外则生成次生韧皮部。在这种情况下,双子叶植物的茎会加粗→表皮胀裂→皮层外侧细胞分化成木栓形成层→形成层使得维管组织扩大→根茎变粗。
木栓形成层会向外产生木栓,向内产生薄壁组织。
这种增厚本身根茎的生长就叫次级生长。
影响植物的生长的因素有两个,分别是激素和光,我们先来看看激素:
植物激素只会分泌微量,它的浓度以及范围适当,会运输到指定目标,并调节植物的生长发育。植物激素通过扩散、渗透来运输。植物激素的含量受到光、昼夜、温度、地心引力影响。
1) 生长素(IAA)
生长素可以分为天然生长素(吲哚乙酸)和人工生长素(2,4-D、萘乙酸)。它主要集中于胚芽鞘、茎尖、根尖的分生组织和形成层。
低浓度的生长素会促进植物生长,而高浓度则会抑制植物生长。举个例子,根的最适宜生长素浓度是10^-10 molL^-1,也就是说如果少于10^-10molL-1(如10^-11molL-1),那植物的根就会持续生长。然而,一旦多于10^-10molL-1(如10^-8molL-1),那植物的根就会被抑制生长(长得更慢)。
根的最适浓度是10^-10 molL^-1,芽为10^-8 molL^-1,而茎为10^-4 molL^-1,也就是说如果把相同浓度的生长素分别撒在根、芽、茎上,它们会出现不同的生长速度。
生长素的用语包括:
A) 促进扦插的枝条生根
诱导插枝下端长出不定根。
B) 诱导单性结果
在没接收花粉的柱头上撒上一定浓度的生长素,子房就会发育成果实。由于胚珠没有受精,因此那些果实没有种子。【例子:草莓、番茄、黄瓜】
C) 防止落花落果
生长素会阻止离层形成。
【离层:木栓化组织,是由花柄、果柄基部组成,会使花果与茎部脱离。】
D)促进黄梨开花
萘乙酸专属。
E) 作为除草剂
2,4-D专属,高浓度的2,4-D会杀死双子叶植物。
2) 赤霉素(GA)
赤霉素产生于根尖、茎顶的分生组织、嫩叶和种子内的胚。
赤霉素的功能:
A) 促进茎的生长,使植物长高
B) 促使植物提早开花
C) 诱导单性结果
D)打破种子休眠,促进种子萌发
E) 减少病虫害的发生
这是因为赤霉素会使得果实间的排列变得疏松,因此通风良好。例子就是我们市面上见到的大葡萄。大葡萄和小葡萄的区别就是大葡萄有加赤霉素,使得它们的果实更大。
3) 细胞分裂素(CK)
细胞分裂素产生于根、茎的分生组织,萌发的种子,发育的果实。
细胞分裂素的功能:
A) 使双子叶植物的子叶扩大
B) 延迟叶片的衰老
C) 促进腋芽发育成枝条
4) 脱落酸(ABA)
产生于植物的茎、叶及未成熟果实。当植物在生活条件下不适或生长季结束前就会产生这一种激素。
脱落酸的功能:
A) 刺激离层产生
B) 促使种子和芽的休眠
C) 抑制种子萌发
5) 乙烯(C2H4)
产生于成熟果实、老化组织。乙烯是所有植物激素中唯一以气态存在的植物激素。
乙烯功能:
A) 促进果实成熟
B) 促进植物组织的的老化
C) 促进植物排出次生物质
用表格来说的话,那就是:
|
促进 |
抑制 |
细胞分裂 |
生长素、赤霉素、细胞分裂素 |
脱落酸 |
茎的伸长 |
生长素、赤霉素 |
脱落酸 |
顶芽优势 |
生长素 |
细胞分裂素 |
单性结果 |
生长素、赤霉素 |
- |
种子休眠 |
脱落酸 |
赤霉素 |
离层产生 |
脱落酸、乙烯 |
生长素 |
组织老化 |
乙烯 |
细胞分裂素 |
植物生长 |
生长素、赤霉素、细胞分裂素 |
脱落酸 |
接着来说说光对植物生长的影响。
光敏素和光周期都会影响植物的生长,我们先来说说光敏素:
光敏素有两类,一类是Pr(会吸收红光),一类是Pfr(会吸收红外光)。Pr在受到光的照射下会转化为Pfr,而Pfr在黑暗中则会转化为Pr。
当种子处于黑暗环境时,种子内的光敏素形式为不活化的Pr,因此不能促进萌发。当把植物放在红光底下,Pfr会以活化的状态引发种子萌发。另外,Pfr还能抑制茎的延长、影响花开、影响水果皮色素的形成。
光周期是一种现象,以24小时为一周期的情况下,光照和黑暗的长短会影响植物开花与否。不同的植物对于一天之中光照的长短有不同的需求。根据这些植物对于光照的需求可以分为三种类型,分别是:
【首先要先介绍一个叫临界暗期的名词,临界暗期是指再光周期中短日照植物能开花所需的最短暗期时长或长日照植物能开花所需的最长暗期时长。具体会在下面再解释。】
1) 长日照植物
长日照植物需要长于一定时间的光照才能开花。举个例子,一天24小时内,该植物的临界暗期为15小时,也就是说该植物不能在黑暗中连续呆超过15小时,如果呆了16小时,该植物不会开花。如果呆了14小时,则该植物会开花。
例子:菠菜、萝卜、莴苣、甜菜。
2) 短日照植物
短日照植物需要短于一定时间的光照才会开花。举个例子,一天24小时内,该植物的临界暗期为8小时,也就是说该植物必须在黑暗中呆至少8小时才会开花。少于8小时的黑暗一律不开花。
例子:菊花、大豆、烟草、圣诞红。
3) 中性日照植物
光照时间的长短对于植物开花与否没有任何显著影响。
例子:番茄、南瓜、豌豆、黄瓜。
然而,之后科学家发现,影响植物开花的不是光照时间,而是黑暗时间。也就是说,拿短日照植物做例子,假设该短日照植物临界暗期为10小时:
1) 如果提供8小时光照,16小时黑暗,则该植物会开花
2) 如果提供8小时黑暗,16小时光照,则该植物不会开花
3) 如果先提供8小时光照,再提供8小时黑暗,再提供1小时光照,最后提供7小时黑暗,该植物仍然不会开花
基于第三点,我们可以发现,明明提供了15小时光照,已经超过10小时临界暗期了,为什么还不开花呢?
这是因为短暂的光照会中断黑暗期,让植物直接重置了黑暗,也就是说植物在“睡”了8个小时之后就被光照打断开花,被迫重新计时,即使之后回去“睡”了7小时,但依然无法凑足连续10小时的临界暗期,因此植物不会开花。
同理,我们也可以用长日照植物来看,假设该长日照植物的临界暗期为14小时:
1) 如果提供该植物16小时光照,8小时黑暗,则该植物会开花
2) 如果提供该植物16小时黑暗,8小时光照,则植物不会开花
3) 如果提供该植物10小时黑暗,1小时光照,6小时黑暗,7小时光照,则植物会开花
以长日照植物来说,它们的临界暗期为14小时,这就表示它们如果在黑暗连续呆14小时就不会开花。情况1只是连续8小时黑暗,因此开花;情况2时连续16小时黑暗,因此不开花。情况3先是连续10小时黑暗,再连续6小时黑暗,但两段黑暗时间都短于该植物的临界暗期,因此植物开花。
~冷知识
Q:衰老期时众机能衰退,那有没有哪些部位是会终生生长的?
A:指甲、皮肤
Q:年轮怎么形成?
A:当气候温和、雨量充足的时候,形成层活动旺盛,产生的细胞多又大;相反,气候干冷的时候,形成层活动减弱,产生的细胞由小又少。所以,有些年轮特别大,有些年轮比较小就是因为这个。形成层活动旺盛时产生的年轮称为早材,形成层活动减弱时的年轮称为晚材。
越靠内的年轮越旧,称为心材;越靠外的年轮越新,称为边材。
Q:昆虫的生长是怎样的?
A:昆虫不同于人类,它们的生长受到外骨骼限制,蝻必须经过几次蜕皮,将旧角质更新并吸入空气使体形增大。因此,昆虫的生长弧度不像人类,人类的是曲线形的,昆虫是梯形的,它们有一段时间不会长大,过后才会长大。
Q:顶芽优势是什么?
A:我们都知道顶芽会产生生长素,这些生长素会向下运输。由于大量的生长素都会被送下去,因此侧芽那里就会堆积大量生长素,进而导致侧芽的生长被抑制。
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