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第八章 植物生长物质

第八章 植物生长物质. §8-1 生长素 (auxin, IAA) §8-2 赤霉素 (gibberellin, GA) §8-3 细胞分裂素 (cytokinin ， CTK) §8-4 脱落酸 (abscisic acid ， ABA) §8-5 乙烯 (ethylene, ETH) §8-6 其他天然的植物生长物质 §8-7 植物生长抑制物质. 植物生长物质 是一些调节植物生长发育的生理活性物质. 植物激素 (plant hormone) 植物生长调节剂 (plant growth regulator).

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第八章 植物生长物质

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Presentation Transcript

  1. 第八章 植物生长物质 • §8-1 生长素(auxin, IAA) • §8-2 赤霉素(gibberellin, GA) • §8-3 细胞分裂素(cytokinin，CTK) • §8-4 脱落酸(abscisic acid，ABA) • §8-5 乙烯(ethylene, ETH) • §8-6 其他天然的植物生长物质 • §8-7 植物生长抑制物质

  2. 植物生长物质是一些调节植物生长发育的生理活性物质 植物激素(plant hormone) 植物生长调节剂(plant growth regulator) 植物激素是指在植物体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物。 植物生长调节剂是指具有植物激素活性的人工合成的物质。

  3. 植物激素种类:生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯和脱落酸。植物激素种类:生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯和脱落酸。 此外，油菜素甾体类、茉莉酸类、水杨酸和多胺类等对植物的生长发育具有多方面的调节作用。 植物激素的特点： 第一，内生性，是植物生命活动中的正常代谢产物； 第二，可运性，由某些器官或组织产生后运至其它部位而发挥调控作用，在特殊情况下植物激素在合成部位也有调控作用； 第三，调节性，植物激素不是营养物质，通常在极低浓度下产生生理效应。

  4. 本章重点和难点 1. 五大植物激素主要生理作用(注意它们之间的区别和联系) 2. 生长素的作用机理、赤霉素对大麦种子α—淀粉酶的诱导。 3. 五大激素合成的前体物质，乙烯生物合成的调节

  5. §8-1 生长素(auxin, IAA) • 一.IAA的发现,种类和化学结构 • 二.IAA在植物体内的分布和运输 • 三.IAA的合成与降解 • IAA的信号转导途径 • IAA的生理作应和应用 • 人工合成的IAA类及其应用

  6. 一. IAA的发现 、种类与结构

  7. 8-2

  8. 二、IAA在植物体内的分布和运输 1. 分布 10～100 ng / g FW 燕麦幼苗 芽鞘 根

  9. 二、IAA在植物体内的分布和运输 ２. 存在形式 • 游离型（free auxin)：生理活性型 • 束缚型（bound auxin)：糖、AA 等，贮　 　　　　　　　　　　　藏、钝化形式 　　　　　　　贮藏形式 功能　　　运输形式 　　　　　　　解毒作用 　　　　　　　调节自由生长素含量

  10. 3. 运 输 (1)韧皮部运输 方式 　　　　极性运输(polar transport): 　　形态学上 → 下 主动过程 缺氧 2,3,5—三碘苯甲酸(TIBA) 萘基邻氨甲酰苯苯甲酸(NPA) 抑制:

  11. 图8-3 IAA的极性运输 A. 胚芽鞘形态学上端向上 B. 胚芽鞘形态学下端向上

  12. (2)IAA极性运输机理－化学渗透极性扩散假说

  13. 三. IAA的生物合成和降解 （一） IAA的生物合成 １．生物合成的前体物：色氨酸 ２．生物合成途径　Fig．8-6 吲哚丙酮酸途径　Fig．8-6(C) 　　　色胺途径　　Fig．8-6(D) 　　　吲哚乙腈途径　Fig．8-6(B) 　　　吲哚乙酰胺途径　Fig．8-6(A) 返回

  14. 三. IAA的生物合成和降解 (二) 降解 酶氧化降解（主） 　　　　脱羧降解　　吲哚乙酸氧化酶 　　　　不脱羧降解 光氧化降解

  15. 脱羧途径（支） 非脱羧途径（主） Fig．8-7

  16. 四．IAA的作用机理－信号转导途径 （一）IAA受体 激素受体(hormone receptor)：指能与激素特异结合并能引发特殊生理生化反应的蛋白质。 IAA受体－－内质网上的生长素结合蛋白1 （auxin-binding protein1,ABP1) ＊ABP1少数也可被分泌到质膜外面.

  17. 四．IAA的作用机理－信号转导途径 基因活化学说 IAA + 受体 激活胞内第二信使 使处于抑制状态的基因解阻遏，→转录→翻译，合成新的 mRNA和蛋白质 细胞生长 (二)信号转导途径 1.生长素诱导基因 (1)早期基因或初级反应基因 --其表达不被蛋白质合成 抑制剂堵塞 (2)晚期基因或次级反应基因 --其表达能被蛋白质合成 抑制剂堵塞 2.生长素响应因子(ARF) --调节早期生长素基因表达

  18. (三)IAA的其它作用机理—酸生长理论 • 酸生长理论(Rayle and Cleland，1970)要点: IAA活化质膜上H+泵 H+ 内→壁，壁pH下降 壁中H键断裂，壁松弛 细胞ψp下降，ψw下降，吸水，体积增大 → 不可逆增长

  19. 五.IAA的生理作用和应用 （一）促进生长 １．特点 低浓度——促进 高浓度——抑制 （1）双重作用 （2）不同器官对IAA的敏感性不同 根＞芽＞茎 (3) 离体器官——促进 整株——不明显

  20. ２．主要效应 (1)促进器官与组织的分化 插条不定根 (2)诱导单性结实，形成无籽果实 (3)影响性别分化 促进黄瓜雌花分化 (4)保持顶端优势 (5)促进菠萝开花

  21. 五.IAA的生理作用和应用 （二）抑制作用 • 抑制花朵脱落 • 侧枝生长 • 块根形成 • 叶片衰老 六．人工合成的IAA类及其应用 • 吲哚环类　IPA，IBA(吲哚丁酸) • 萘环类 NAA,NOA • 苯环类 2,4---D

  22. 六．人工合成的IAA类及其应用

  23. §8-2 赤霉素(gibberellin, GA) 一、GA的发现、结构和种类 二、GA的分布与运输 三、GA的生物合成 四、GA的信号转导途径 五、GA的生理作用和应用

  24. 一、GA的发现、结构和种类 （一）发现 1926，黑泽英一，水稻恶苗病 1938，薮田等，水稻赤霉菌→赤霉素结晶 1959，确定化学结构 （二）种类和化学结构 １２５种 １．种类：C19与C20两类． 其中：C19多于C20，活性也高 ２．化学结构

  25. 异戊二烯单位 赤霉酸

  26. 二、GA的分布与运输 （一）分布 １．范围 ２．形态　束缚型;游离型 （二）运输 １．方式 非极性运输 ２．方向与途径 　　上运：导管 　　下运：筛管

  27. 三、GA的生物合成 (一)合成场所 合成器官：发育中果实(种子)，伸长着的 茎和根. 胞内合成部位：质体、内质网、胞质. (二)合成前体与步骤 前体物：甲瓦龙酸(MVA) 合成步骤: • 甲瓦龙酸(MVA)→异戊烯焦磷酸→贝壳杉烯→GA12-7-醛→其他GA • 三步:Figure 8-13

  28. 四、GA的作用机理－信号转导途径 －-以GA诱导大麦种子 糊粉层形成α-淀 粉酶为例 (一)GA诱导大麦种 子糊粉层形成α-淀粉酶 部位与概貌: Figure 8-14 分子机制: Figure 8-15 β

  29. 大麦籽粒 纵剖面 示意图 及水解酶 的合成 与GA的 关系

  30. 四、GA的作用机理－信号转导途径 (二)信号转导途径 1.GA受体 糊粉层细胞质膜外表面 2.跨膜信号转换 G蛋白参与 3.胞内信号转导与第二信使 (1)途径: 依赖Ca2+信号转导途径 与Ca2+和CaM有关 不依赖Ca2+信号转导途径 与cGMP有关 (2)第二信使:cGMP, Ca2+和CaM等.

  31. 不

  32. 五、GA的生理作用和应用 (一)生理作用 1.促进作用GA (1) 促进茎的伸长生长矮生 → 正常 GA3 对矮生型豌豆的效应 施用5μg GA3 后第7天 对照

  33. GA促进茎的伸长生长的特点 促进整株植物生长 促进节间的伸长 不存在超最适浓度的抑制作用 GA3诱导甘蓝茎的伸 长 ， 诱导产生超长茎

  34. 五、GA的生理作用和应用 (一)生理作用 1.促进作用 (2)促进雄花分化 (3)诱导单性结实 葡萄花前10d，400 mg L-1 GA,无 核率98%. (4)诱导开花 GA能代替低温和长日照诱导某些长 日植物(白菜、萝卜等)开花. (5)促进某些植物座果 (6)打破休眠 0.5～1 mg· L-1处理马铃薯 (7)叶片扩大 (8)侧枝生长

  35. 10 μg GA/d 处理4周 低温处理6周 对照 GA对胡萝卜开花的影响

  36. 五、GA的生理作用和应用 (一)生理作用 2.抑制作用 (1)抑制成熟 (2)侧芽休眠 (3)衰老 (4)块茎形成 五、GA的生理作用和应用 (二)应用 1.促进麦芽糖化 2.促进营养生长 3.促进茎的伸长生长 4.打破休眠

  37. §8-3 细胞分裂素(cytokinin，CTK) 一、CTK的发现、种类和结构 二、CTK的分布和运输 三、CTK的生物合成和代谢 四、CTK的信号转导途径 五、CTK的生理作用和应用

  38. 一、CTK的发现、种类和结构 (一)CTK的发现 Skoog和崔澄(1948)等发现生长素存在时腺嘌呤具有促进细胞分裂的活性。 1955年米勒(Millu)和Skoog等发现存放了4年的DNA也能诱导细胞分裂→激动素(KT)。 1956年，米勒等从高压灭菌处理的DNA分解产物中纯化, →6—呋喃氨基嘌呤。 1963年，未成熟的玉米籽粒→细胞分裂促进物质，→玉米素(zeatin，Z，ZT)，是最早发现的植物天然细胞分裂素

  39. (二)种类和结构特点 1.结构特点:都是嘌呤的衍生物 2.种类 (1)天然CTK A.游离的CTK:玉米素，玉米素核苷、二氢玉米素、异戊烯基腺嘌呤(iP), 异戊烯基腺苷(iPA)等。 B.在tRNA中的CTK:异戊烯基腺苷(iPA)、玉米素核苷、甲硫基异戊烯基腺苷(iPA)、甲硫基玉米素核苷. (2)人工合成的CTK 激动素(KT)、6-苄基腺嘌呤(6-BA), 应用最广。

  40. 腺嘌呤 DNA高压灭菌时产生 人工合成 激动素, KT

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