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第七章 植物生长物质

第七章 植物生长物质. §7-1 生长素 (auxin, IAA) §7-2 赤霉素 (gibberellin, GA) §7-3 细胞分裂素 (cytokinin ， CTK) §7-4 脱落酸 (abscisic acid ， ABA) §7-5 乙烯 (ethylene, ETH) §7-6 植物激素间的相互关系 §7-7 植物生长调节剂. 植物生长物质 是一些调节植物生长发育的生理活性物质. 概念. 植物激素 (plant hormone) 植物生长调节剂 (plant growth regulator).

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第七章 植物生长物质

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Presentation Transcript

  1. 第七章 植物生长物质 §7-1 生长素(auxin, IAA) §7-2 赤霉素(gibberellin, GA) §7-3 细胞分裂素(cytokinin，CTK) §7-4 脱落酸(abscisic acid，ABA) §7-5 乙烯(ethylene, ETH) §7-6 植物激素间的相互关系 §7-7 植物生长调节剂

  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生长物质是一些调节植物生长发育的生理活性物质 概念 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. 植物激素有五大类，即生长素类、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。 植物激素具有以下特点：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. 五大激素合成途径(不记过程)及前体物质，乙烯生物合成的调节

  5. §7-1 生长素 一. IAA的发现 二. IAA在植物体内的分布和运输 三. IAA的存在形式与代谢 四. IAA的生理效应 五. IAA的作用机理

  6. 一. IAA的发现

  7. 7-2

  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. 2. 运 输 韧皮部运输 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) 抑制:

  10. 图7-4 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

  11. 三. IAA的存在形式与代谢 1. 存在形式 游离型 束缚型：糖、AA 等，贮藏、钝化形式 2. IAA的代谢 (1) 生物合成 前体物：色氨酸 (2) 降解 酶氧化降解（主） 吲哚乙酸氧化酶 光氧化降解 返回

  12. 酸

  13. 四. IAA的生理效应 1. 促进生长 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

  14. 2. 促进器官与组织的分化 插条不定根 3. 诱导单性结实，形成无籽果实 4. 影响性别分化 促进黄瓜雌花分化 5.保持顶端优势 6.促进菠萝开花

  15. IAA的作用机理 1. 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

  16. 2. 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

  17. 3. IAA受体 概念 激素受体(hormone receptor)，是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。

  18. IAA的 作用机理 返回

  19. §7-2 赤霉素(gibberellin, GA) 一、GA的发现和种类 二、GA的生物合成与运输 三、GA的生理效应 四、GA的作用机理

  20. 一、GA的发现和种类 1. 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 2. 种类和化学结构 126种 二、GA的生物合成与运输 合成场所：发育中种子，幼叶，根 1. 生物合成 前体物：甲瓦龙酸 2. 运输 束缚型 游离型

  21. 19-C＞20-C，活性也高 异戊二烯单位

  22. 赤霉酸

  23. 甲瓦龙酸 GA12-7-醛 GA12 甲瓦龙酸(MVA)→异戊烯焦磷酸→贝壳杉烯→GA12-7-醛→其他GA 返回

  24. 三、GA的生理效应 1. 促进茎的伸长生长 促进细胞伸长 特点 GA 矮生 → 正常 ⑴ 促进整株植物生长 ⑵ 促进节间的伸长 ⑶ 不存在超最适浓度的抑制作用 图片 2. 打破休眠 0.5 ~ 1 mg· L-1马铃薯

  25. 3. 诱导开花 白菜、萝卜等 GA能代替低温和长日照诱导某些长日植物开花 图片 4. 促进某些植物座果 葡萄花前10d，400 mg L-1 GA, 无核率98% 5. 诱导单性结实 6. 促进雄花分化 返回

  26. 施用5μg GA3后第7天 对照 GA3 对矮生型豌豆的效应

  27. GA3诱导甘蓝茎的伸长 ， 诱导产生超长茎

  28. 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

  29. 证明GA诱导α-淀粉酶的形成 四、GA的作用机理 1. GA与酶的合成 大麦 不能产生α-淀粉酶 • 无胚种子 外加GA，产生α-淀粉酶 生物鉴定法 • 既去胚又去糊粉层，用GA处理，不能产生α-淀粉酶。 这证明糊粉层细胞是GA作用的靶细胞。

  30. 无胚种子 GA对大麦糊粉层产生α-淀粉酶的影响

  31. 大麦籽粒纵剖面示意图及水解酶的合成与GA的关系

  32. 2. GA调节IAA水平 GA可使内源IAA的水平增高 ? ①GA降低了IAA氧化酶的活性。 ②GA促进蛋白酶活性，使蛋白质水解，IAA的合成前体(Trp)增多。 ③GA促进IAA束缚型→游离型

  33. GA与IAA形成的关系

  34. 3. GA调节细胞壁中的钙的水平 (促进茎的延长) Ca2+有降低细胞壁伸展性的作用。 GA能使Ca2+壁→胞质，壁中Ca2+水平下降，壁伸展，生长加快。 返回

  35. §7-3 细胞分裂素(cytokinin，CTK) 一、CTK的发现和种类 二、CTK的分布与代谢 三、CTK的生理效应 四、CTK的作用机理

  36. 一、CTK的发现和种类 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

  37. 种类和结构特点 都是腺嘌呤的衍生物 天然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。 人工合成的CTK： 激动素(KT)、6-苄基腺嘌呤(6-BA), 应用最广。

  38. 腺嘌呤 DNA高压灭菌时产生 人工合成 激动素, KT

  39. 首次从植物体分离出的天然CTK 玉米素，ZT

  40. 人工合成 6-苄基腺嘌呤，6-BA 返回

  41. 二、CTK的分布与代谢 茎尖、根尖、未成熟的种子等 1～1000 ng·g-1 DW 合成部位: 根尖，怎样证明？ 生物合成 由tRNA水解产生 从头合成，前体: 甲瓦龙酸

  42. 三、CTK的生理效应 1. 促进细胞分裂和扩大 横向增粗 • IAA只促进核的分裂而与细胞质的分裂无关 。 • CTK——促进细胞质分裂。 • GA缩短细胞周期中的G1期(DNA合成准备期)和S期(DNA合成期)的时间，∴加速细胞的分裂

  43. 叶面涂施CTK (100mg·L-1) 对照 CTK对萝卜子叶膨大的作用

  44. 2. 促进芽的分化 (KT: 0.01-1mg/L NAA: 0.1-2mg/L) • 组织培养 愈伤组织 CTK / IAA 高——形成芽 CTK / IAA 低——形成根 CTK / IAA 中——保持生长而不分化 • CTK促进侧芽发育，消除顶端优势

  45. 拟南芥（Arabidopsis） IBA, 0.5 μg ml-1 ZT, 2.0 μg ml-1 IBA, 0.5 μg ml-1

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