《植物休眠:机制、原因和影响》

Plant Dormancy: Mechanisms, Causes and Effects

作者:Renato V. Botelho

出版社: Nova Science Pub Inc

书号:Q945.35/P713/2019/Y

ISBN9781536153804

藏书地点:武大外教中心

休眠植物(dormancy plant)是指在在生长期内某时段处于休眠状态的植物。休眠是指植物体或其器官在发育的某个时期生长和代谢暂时停顿的现象;通常特指由内部生理原因决定,即使外界条件(温度、水分)适宜也不能萌动和生长的现象。种子、茎(包括鳞茎、块茎)、块根上的芽都可以处于休眠状态。

1963年,英国人P·F·韦尔林从欧亚槭中首次分离出能诱导芽休眠的化合物,称之为休眠素,后来证明它与美国人F·T·阿迪科特1963年分离出的促进植物器官脱落的脱落素是同一化合物,统一命名为脱落酸(abscisic acid,简称ABA)。脱落酸存在于休眠的或即将进入休眠的器官中,其浓度随休眠解除而下降。脱落酸维持芽休眠的作用可被赤霉素(简称GA)抵消。

生产上,可用一些化学物质或物理处理来打破、诱导或延长休眠。例如用赤霉素和二氯乙醇蒸汽(用于果树)可以打破休眠。有的植物整株或一部分短时间(15)浸入温水浴(40~50℃)就可打破休眠。层积处理(stratification)、磨损种皮、硫酸处理等方法用于多种休眠种子的播前处理。脱落酸可用来诱导休眠。青鲜素(顺丁烯二酰肼,亦称马来酰肼或,简称MH)可延长马铃薯、洋葱和大蒜的休眠期,有利于贮存。

植物生活在冷、热、干、湿季节性变化很大的气候条件下,种子或芽在气候不利的季节到来之前进入休眠状态,可避免以生命活动旺盛、易受逆境伤害的状态度过寒冷、干旱等严酷时期。因此,对于高纬度冬季寒冷的地区和低纬度旱季缺水的地区,休眠都有重要的适应意义。

休眠有多种类型,温带地区的植物进行冬季休眠,而有些夏季高温干旱的地区,植物则进行夏季休眠,如橡胶草。通常把由于不利于生长的环境条件而引起的植物休眠称为强迫休眠(epistotic dormancy),而把在适宜的环境条件下,因为植物本身内部的原因而造成的休眠称为生理休眠(physiological dormancy)。一般所说的休眠主要是指生理休眠。

休眠有多种形式,一、二年生植物大多以种子为休眠器官;多年生落叶树以休眠芽过冬;而多种二年生或多年生草本植物则以休眠的根系、鳞茎、球茎、块根、块茎等度过不良环境。

本书共分为十章:第一章概述了休眠 休眠是一种多重而复杂的现象,其多重性源于它影响了几种植物结构。在一年中的冬季等不利季节,主要是由于低温,甚至可能有厚厚的积雪,这导致了许多干扰休眠的表现:保护结构的形成,代谢产物在特定组织中的积累。抗性机制等。休眠的温带植物的典型例子是苹果、梨、木瓜、杏树和樱桃树等果树。这些柚子和核果是落叶温带气候的典型代表,在繁殖周期结束时叶子脱落,因此,进入休眠期的休眠受到激素性质因素的影响,激素促进因子和生长抑制因子在调节过程中保持平衡。休眠条件,在很大程度上受温度的影响,也会影响标志着休眠期进入和退出的植物,内休眠和异常休眠可能在时间上相互作用,当它们出现时,它们就构成了整个休眠期内的阶段。

第二章讲述了估算温带果树的低温需要量的几种方法。它们基本上可以分为生物方法和温度模拟方法。生物学方法的特点是对植物材料(植物的部分或整个)在休眠期间置于受控和不同的条件下进行直接物候观察(发芽和开花)。一般来说,这种方法被用在实验中描述与冷却要求相关的基因型,或用于温度建模的研究,评估芽在不同情况下的行为。另一方面,温度模拟方法的目的是测量冬季的低温积累量,并从不同品种的需求特征,可以预测出蓓蕾的时间。虽然第二种方法被广泛使用,是果树管理的一种重要工具,但在某些条件和作物中,其表现却有很大差异,因为所发展的方法大部分是根据经验观察而不是根据生理过程。对树木休眠控制相关机制的研究进展有助于开发更准确的模型,提高树木生理发育预测的效率,并为果园管理决策提供更多的信息。

第三章:温带植物的芽休眠是一个自然而必要的循环过程,是植物抵御冬季低温的保护系统的一部分。在这一过程中有几个气候因素,特别是温度,以及植物激素、碳水化合物、生长抑制剂、水分含量、酶和氧化应激等内部因素。由于这些因素之间的相互作用,休眠的研究是复杂的,已经发展了多种方法来评估休眠的存在和强度。本章将描述其中的一些方法,讨论如何执行它们及其结果。

第四章讲述了落叶果树休眠问题的最佳和最有效方法是使用适应生长地区冬季寒冷程度的品种。除了使用低温需求的品种外,还有一些技术干预措施可以最大限度地减少低温对低发芽和开花的影响,如人工冷却、环切、枝拱、生长控制、收获后修剪和落叶。

第五章-藤本植物的冬眠是一种生理上不活跃的植物状态,这使它能够在不利条件下生存。在这一时期,植物没有表现出营养生长,但它的代谢活动继续,虽然减少。这些藤蔓要恢复自然生长,就必须暴露在一定的低温环境中,这被称为低温单位。休眠从秋季开始逐步发展,强度不断增加,直到达到深度休眠或内休眠,赋予植物在不适合其生长的温度下生存的能力。因此,在热带和亚热带地区种植葡萄的主要限制之一是克服你的休眠期,在那里的冬眠时间不够。在这些地区,一些物质的应用是一种策略,可以用来诱导像葡萄树这样的温带水果物种的萌芽、开花和成熟。在几种对人工诱导花蕾破裂有影响的物质中,作者重点介绍了氰化氢,它已成功应用于多个葡萄种植区,以及其他有前景的产品,如矿物油、植物油和大蒜提取物。本章探讨了与葡萄休眠有关的主要问题,以及应用芽爆诱导剂诱导热带和亚热带地区葡萄休眠新周期的策略。

第六章-在一个人口不断增长的世界里,粮食生产以满足人口增长的需要是至关重要的。马铃薯是世界上第三大食物来源。在马铃薯的田间生产中,块茎种子和适当的芽生长是获得高产的重要手段。反过来,马铃薯块茎发芽生长的开始依赖于休眠的打破。此外,块茎收获后,保持块茎休眠,以保持块茎的质量是很重要的。阐述了马铃薯块茎休眠的定义,阐述了马铃薯块茎休眠对产量的影响,提出了保持或打破块茎休眠的主要管理措施,并对影响马铃薯块茎休眠时间的因素进行了报道。在本章中,作者讨论了块茎休眠的各个方面,即与调控这一过程相关的主要植物激素。最后,作者介绍了马铃薯块茎休眠和释放的遗传学,介绍了这一领域的最新研究成果,以及更好地理解马铃薯块茎休眠打破的遗传控制的未来步骤。作者希望本文能够帮助技术人员和种植者更好地了解和管理这种重要的粮食作物。

第七章-46亿美元的世界蔬菜种子贸易中,欧洲和亚洲占70%。其中,巴西负责转移约1亿美元。几位专家认为,在世界种子产业背景下,巴西是一个极好的商业环境,巴西成功地将其农业职业与良好的技术体系相结合。此外,该国具有大陆性特征,为生产热带和温带物种的高质量种子提供了适宜的气候条件。在种子生产部门遇到的困难中,休眠是突出的,这通常是一个不受欢迎的特征,因为快速萌发和生长是需要作为一个原始因素。了解不同蔬菜种子的休眠机制及其持续时间在生态和经济上都具有重要意义,因为它们有助于选择作用于种子代谢的特定处理方法,释放胚胎以促进发育或使其易于发芽。休眠允许种子萌发时间的分布,也是一种适应性特征,保证了物种在不同生态系统中的生存和延续。发芽延迟使物种维持在种子期,即植物周期中对不利条件的抵抗力更强的阶段。种子休眠受基因型控制,与以下因素有关:环境因素,如温度;物理因素,如被膜厚度;以及激素的调节如脱落酸和赤霉素。一般来说,植物产生的种子有不同程度的休眠。这相位有助于在时间和空间中分配他们的后代。规范和强化一些种子的萌发,有必要确定休眠类型。因此,本章主要从蔬菜种子的生理和形态解剖两个方面介绍了打破种子休眠的几种具体方法。

第八章讲述了混合共生林(MOF),也被称为Araucaria Forest,是位于大西洋森林中的一种植物地貌,大西洋森林是地球上第四大生物多样性热点。由于在这种植物地貌中存在着巨大的物种多样性,了解其生态特性是很重要的,就像种子休眠的情况一样。在财政部,大多数种子被分类为正统,存在物理休眠,低至中等发芽。克服森林种子休眠的技术有几种。MOF种子物理休眠的比例高,化学和机械刻痕是MOF种子中应用最多的技术。经考证,休眠的树种多为豆科和樟科,主要分布在森林上层,以树茶属的种为主。此外,有些种子即使不休眠也需要发芽前处理。因此,MOF的种子休眠信息是森林恢复技术管理中更好决策的重要工具。

第十章向读者介绍了与休眠的诱导和退出有关的内部和外部方面,以及评估休眠阶段的方法。

《植物休眠:机制、原因和影响》一书于2019‎‎ Nova Science Pub Inc版,作者是Renato V. Botelho

休眠是在进化过程中发现的几种植物物种中的一种机制,它允许植物在不利条件下生存并确保它们的永存。然而,这一机制可能是一个障碍,会影响感兴趣物种的发展,从而影响其培育的成功。了解原因、影响和机制以及克服芽、种子和植物繁殖体休眠的技术是很重要的。在此背景下,本出版物的主要目的是基于对该主题的最新国际研究的调查,深入了解栽培植物的休眠过程。这本书由来自不同教育和研究机构的几位研究人员撰写,介绍了最多样的农学和林业植物种类的信息。除了生理、生化和遗传方面,本章还讨论了休眠的可能原因,以及成功培育几个经济重要物种所必需的技术问题。本出版物的重点是温带水果品种。温带植物休眠的典型例子是果树,如苹果、梨、木瓜、杏和樱桃。这些柚子和核果是落叶温带气候的典型代表,树木在繁殖周期结束时落叶,从而进入休眠状态。休眠受荷尔蒙性质的因素影响,荷尔蒙促进剂和生长抑制剂平衡。气候条件也会影响植物的休眠期,主要是通过温度变化。本书的其他章节专门介绍了土豆、蔬菜以及森林和牧草物种,这使本书成为一本关于这一主题的完整而全面的著作。

本书作为讲述植物休眠的书籍,内容专业详实,语言浅显易懂,具有以下特点:

1、语言浅显易懂,图文结合,帮助读者理解

2、含有大量参考文献,帮助读者进一步理解植物休眠相关知识

3、本书最后罗列大量植物休眠的专业词汇

 

 

王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生