教學目標
●能正確分析環割實驗現象;敘述糧食、種子和果蔬的貯藏條件;說明植物的營養生長狀態;解釋植物開花規律及落花、落果的生理原因。
●能敘述同化產物運輸形式、途徑、速度和分配規律,糧食、種子和果蔬在成熟和貯藏過程中的生理變化,植物營養生長的特性及其成花的光溫條件。
5.1.1 知識和技能要求
●能正確敘述同化產物運輸形式、途徑、速度和分配規律。
●能結合課文內容分析案例,正確解釋環割實驗現象,長小蒜、小菜和“蹲棵”的原因。
5.1.2 情境(情景)設計
(1)問題的提出
1)說出同化物運輸的兩大係統、兩種形式及兩大途經。
2)植物葉片就是植物代謝源嗎?說明理由。
3)講述“庫–源”單位。
4)述說調整植物體內同化物運輸以提高產量的措施。
(2)分析案例材料的準備 切口上部長出瘤狀物的環剝枝條、內長小蒜的大蒜瓣、葉基部長小菜的大白菜。
5.1.3 支撐知識
(1)光合作用產物
光合作用的產物主要是碳水化合物,包括單糖(葡萄糖、果糖)、雙糖(蔗糖)和多糖(澱粉),其中以蔗糖和澱粉為最普遍。有些植物如洋蔥、大蒜的光合產物則是葡萄糖和果糖。用示蹤原子14C標記的14CO2進行實驗的結果表明,蛋白質、脂肪和有機酸也都是光合作用的產物。但大多數蛋白質、脂肪和有機酸是通過碳水化合物代謝的中間產物再度合成的。以上述光合產物為基礎,通過中間代謝,還可以形成種類繁多的次生產物,例如生長素、維生素、木質素、各種有機酸、植物堿和類萜化合物等。上麵所述的同化產物,均屬於有機物。
(2)植物體內同化物的運輸
1)同化物運輸的係統和途徑 共質體和質外體是高等植物體的兩大運輸係統。在高等植物中,同化物的運輸主要采用在細胞內或細胞間進行的短距離運輸和通過專門的輸導係統進行遠距離運輸兩種形式。木質部和韌皮部都有運輸功能。同化物在木質部中運輸隻能隨木質部液流向上作單向移動。在木質部和韌皮部之間,靠維管射線進行少量同化物的橫向運輸。韌皮部中同化物的運輸可上可下,即作雙向運輸,它是同化物運輸的主要途徑。
①短距離運輸 短距離運輸分為細胞內運輸和細胞間運輸兩部分。
a.細胞內運輸 細胞內運輸主要指細胞內各細胞器間的物質交換。如分子自由運動、分子擴散推動原生質的環流,細胞器膜內、外的物質交換,以及囊胞的形成與囊胞內含物的釋放等。
b.細胞間運輸 細胞間運輸是指細胞間通過質外體、共質體以及質外體與共質體之間的短距離運輸。
②長距離運輸 近代采用示蹤原子法,進一步證明同化物是靠韌皮部進行長距離運輸的。用14CO2飼喂葉片,進行光合作用後,就發現在葉柄或莖內含14C的光合產物主要積累在韌皮部。
2)同化物運輸的形式與速度 對韌皮部運輸物質的試驗證明:韌皮部中運輸的物質90%以上是糖,其中主要以蔗糖為主,此外,還有少量的棉子糖、水蘇糖、甘露糖醇或山梨糖醇等。含氮化合物的運輸,主要是以氨基酸和酰胺的形式進行。
有機物在韌皮部中的運輸速度隨植物的種類而異。用放射性同位素示蹤法測得:玉米為每小時15~660cm,向日葵為30~240cm,甘薯為30~72cm,榆樹為10~120cm,鬆樹為6~48cm。一般為每小時65cm左右。
(3)植物體內同化物的分配
1)源與庫的概念及相互轉化
①代謝源與代謝庫的概念 所謂“源”是指製造養料為其它器官提供營養的部位和器官,主要是成長著的功能葉片,“庫”則是消耗養料或貯藏養料的部位和器官,如幼嫩的葉、莖、根、花、果、種子等。同化物質的分配運輸是一個比較複雜的生理過程,這個生理過程有它的規律性。這個規律在植物外觀體現為同化物供求上的兩器官(或兩部分)的對應關係,那就是“庫–源”單位。如菜豆某一複葉的光合同化物主要供給著生此葉的莖及其腋芽;再如結果期的番茄植株,通常每隔三葉著生一果穗,其果穗及其以下三葉便組成一個“庫–源”單位。
②代謝源與代謝庫的相互轉化 “源”和“庫”的概念是相對的,它隨生育期的不同而變化,如幼葉就無養料的輸出而是消耗養料的器官,它不是“源”而是“庫”,但隨葉片的成長就會輸出有機物,由“庫”轉變為“源”。“庫-源”單位的概念也是相對的,它會隨著生長條件而變化,並可人為地改變。如將番茄植株上的某一果穗摘除,該“庫-源”單位的三張葉片製造的光合產物也可以向其它果穗輸送。
明確“源”、“庫”概念和“庫-源”單位,為人們實際生產中的作物整枝、摘心、疏果等栽培技術奠定了生理理論基礎。
③代謝源與代謝庫關係的三種類型
a.“源”限製型 這是一種“源”小“庫”大的類型,葉片產生的同化物滿足不了“庫”的需要,限製產量形成的主要因素是“源”的供應能力。這一類型的植物,若為棉花、果樹等,往往由於“庫”數目過多,把“源”的同化物源源不斷地調入時,時常導致葉片早衰和花、果實的脫落;而水稻等,結實率低,空殼率高。
b.“庫”限製型 這是屬於“源”大“庫”小的類型,限製產量形成的主要因素是“庫”的接納能力。這一類型的作物,單位葉麵積的載花量小。因此,結實率高且飽滿,但整個產量不一定高。
c.“庫-源”互作型 這是一種過渡狀態的中間類型。不論是定“源”增“庫”,還是定“庫”增“源”,產量均隨之增加。此種類型的產量是由“庫”、“源”協同調解的,因此,在生產上,要把栽培植物不同時期的葉麵積係數的大小,作為高產栽培、合理施肥的重要指標,對於製定栽培措施有更重要的實踐意義。
實踐證明,“源”是“庫”的供應者,而“庫”對“源”具有一定的調解作用,“源”“庫”兩者相互依賴,相互製約。在實際生產中,必須根據植物生長的特點,以及人們對植物的要求,確定適宜的“源”、“庫”量。栽培技術上采用去葉,提高CO2濃度,調節光強等處理可以改變“源”的供應能力;而采用去花、疏果、變溫,使用呼吸控製劑等處理,可以改變“庫”的貯運能力。