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生长周期

植物细胞、器官或整个植物体从生长开始到生长结束的全过程。如以植物(或器官)体积对时间作图,可以得到植物的生长曲线。生长曲线表示植物在生长周期中的生长变化趋势,典型的生长曲线呈S形(图1)。如果不用体积而用干重、表面积、高度、细胞数量或蛋白质含量等其他生长参数对时间作图

植物细胞、器官或整个植物体从生长开始到生长结束的全过程。如以植物(或器官)体积对时间作图,可以得到植物的生长曲线。生长曲线表示植物在生长周期中的生长变化趋势,典型的生长曲线呈S形(图1)。如果不用体积而用干重、表面积、高度、细胞数量或蛋白质含量等其他生长参数对时间作图,亦可得到同样型式的生长曲线。

图1 典型生长曲线

根据生长曲线,可将植物生长分为三个时期,即指数生长期、线性生长期和生长衰减期。在指数生长期,绝对生长速率(单位时间的体积增长)是不断提高的,在线性生长期绝对生长速率保持恒定,到生长衰减期则生长逐渐下降到零值(图2)。线性生长期由于绝对生长速率最大,又称为大生长期。从相对生长速率(单位初始体积在单位时间内的体积增长)来看,在指数生长期相对生长速率保持恒定,在线性生长期相对生长速率逐步降低,到生长衰减期则进一步下降到零值。相对生长速率在生长周期中下降的现象,在单细胞微生物培养中可用养分供应不足和有毒代谢废物积累来解释;在高等植物中原因很复杂,尚未完全了解。从体积生长的变化来看,植物生长初期,细胞群在各个方向都能增长体积,形成指数生长。但大多数高等植物的指数生长阶段并不持续太久,它们很快产生一个分生生长面,生长只在几个隔离的部位进行,并且基本上是在一个方向上,即主要是长度的增长。在恒定体积的一个或几个分生点上发生的生长终于成为一直线函数,即生长速率是恒定的,与植物体的大小无关,这就是线性生长阶段。随着植物衰老的开始,生长部位更趋于减少,直到生长能力的完全丧失。从干重增长的变化来看,植物生长初期,由于光合组织所占比例很大,绝大部分植物组织都有增加干重的能力,因之植物干重呈指数增长。植物在生长中形成的植物物质,有一部分要变为机械组织,输导组织以及其他非光合组织。这些组织不仅不能生产干物质,还会在呼吸过程中消耗干物质,因此植物的指数生长不可能维持太久,相对生长速率会随着非光合组织的增加而迅速下降,使植物进入线性生长阶段。随着植物年龄的增长,非光合组织与光合组织之比日益增大。到植物进入生长衰减期后,相对生长速率急剧下降,直至生长完全停止。植物实际的生长曲线与典型的S形曲线常有一定程度的偏离,甚至完全不同。有时某一个生长期可能完全消失或特别突出,有时中间有一段时间生长出现停顿而形成双S形曲线,有时曲线平缓,有时曲线陡峭。这些变异的产生与植物发育情况和环境条件有关,但主要是由植物的发育变化所引起。

圈2 生长速率曲线