植物生理学——植物生长物质1

1、第八章 植物生长物质（1）,Plant Growth Substances,第一节 植物生长物质的概念和研究方法,一、植物生长物质 二、研究方法,二类：1. 植物激素2. 植物生长调节剂,1.植物激素（plant hormones）,植物体内代谢产生的微量生理活性物质，它产生于植物的一定部位，并能转移到其它部位起作用，在极低的浓度（ 1mol）下就有明显的生理效应，调节植物的生长发育。,内源的；微量；可移动；多种生理效应，双重效应。,特点：,植物生长物质的概念和研究方法,传统的五大类植物激素,植物生长物质的概念和研究方法,生长素（auxin） 赤霉素（gibberellins） 细胞分裂素（cytokinins） 脱落酸（abscisic acid） 乙烯 （ethylene）,甾醇类植物激素油菜素内酯 Steroidal Plant Hormones Brassinosteroids,植物生长物质的概念和研究方法,茉莉酸（酯）（jasminate） 水杨酸（酯） （salicylic acid） 多胺（polyamines） 系统素（systemin） 寡糖素（oligosaccha

2、ride ） 开花素（florigen） . .,其他植物生长物质,2.植物生长调节剂：,生理效应与植物激素相似，人工合成的有机化合物，用于调节植物生长发育。,人工合成，外源的；微量（1mM）；可从施用部位移动到作用部位；种类多，作用各不相同。,特点：,植物生长物质的概念和研究方法,二、研究方法,生物鉴定法物理、化学方法（层析、色谱质谱） 免疫法（RIA & ELISA） 植物激素突变体的应用,提取（合适的有机溶剂）,纯化（萃取或层析）,测定含量,植物生长物质的概念和研究方法,第二节 生长素类(Auxin ),一、生长素的发现和种类 二、生长素在植物体内的分布与运输 三、生长素的生理效应 四、生长素的作用机理,生长素的发现,生长素的发现,生长素生物鉴定法,方法 植物材料 观察指标燕麦弯曲法 燕麦胚芽鞘 弯曲度 小麦切段垂直生长法 小麦胚芽鞘切段 长度增加 绿豆生根法 绿豆下胚轴切段 不定根数增加 豌豆劈茎法 豌豆直劈茎 弯曲角度 土豆或菊芋称重法 土豆或菊芋园片 鲜重增加,植物生长物质的概念和研究方法,天然生长素类,生长素的种类,人工合成生长素类,分布(Distribution)：,二

3、、生长素的代谢（Metabolism of IAA)1.生长素在植物体内的分布与运输,大多集中在生长旺盛的部位,运输（Transport)：IAA的极性运输,形态学上端形态学下端 仅限于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间 需要能量的主动运输,生长素极性运输机理,流出载体只存在于细胞的基端,IAA-,IAAH,两种形式存在,游离型：有生物活性。,束缚型：没有生物活性 贮存与运输形式,吲哚乙酰葡萄糖、 吲哚乙酰肌醇、 吲哚乙酰天冬氨酸、 IAA-葡聚糖、 IAA-糖蛋白,2.生长素存在形式与分解,1.酶氧化降解 2.光氧化降解,生长素类（auxins）,吲哚乙酸氧化酶 （IAA oxidase）,过氧化物酶,IAA的降解：,3.生长素的合成,生长素的代谢,生长素类（auxins）,生长素的生理效应,（1)生长素促进生长的双重作用,1.促进生长,三、生长素的生理效应,（2）不同器官对生长素的敏感性不同,对离体器官和整体植物效应不同,2.促进插条不定根的形成,对照,IAA,生长素类（auxins）,生长素的生理效应,3.对营养的调运作用,IAA对草莓“果实”的影响,4.生长素的其他效应,引起顶端

4、优势； 促进形成层细胞向木质部细胞分化； 促进叶片的扩大，光合产物的运输等； 促进菠萝开花； 以及生长素还可延迟花的脱落和叶子脱落。,生长素类（auxins）,生长素的生理效应,四、生长素的作用机理,1. 酸生长理论 2. 基因活化学说 3. 生长素的受体,生长素类（auxins）,生长素的作用机理,1、酸生长理论(Acid-growth theory)-快速反应,酸生长理论(Acid-growth theory):,Rayle & Cleland ( 1970 )雷利和克莱兰,酸生长理论尚有不足：,2.生长素对某些双子叶植物(如豌豆茎)诱导的质子外流不很明显。,1.生长素诱导的细胞伸长生长是一个需能过程，呼吸抑制剂存在时，呼吸代谢受抑制，生长素诱导的生长也受抑制。但对H诱导的伸长无影响。,生长素类（auxins）,生长素的作用机理,3.不认为有水解酶参与细胞的酸生长过程。,现代酸生长理论,细胞壁中的扩张蛋白在细胞壁的酸生长过程中起疏松细胞壁的作用。,原理是扩张蛋白在酸性条件下可以弱化细胞壁多糖组分间的氢健。,生长素类（auxins）,生长素的作用机理,1.细胞壁如何降解？ 2.新的成

5、壁物质如何形成？,细胞核,高尔基体,生长素类（auxins）,生长素类（auxins）,生长素的作用机理,2. 基因活化学说,植物细胞具有全能性，在一般情况下，绝大部分基因处于抑制状态。生长素活化处于“休眠”状态的基因，从而转录新的mRNA并翻译出新的蛋白质， 为细胞质和细胞壁的合成提供原料，由此产生一系列的生理生化反应。,生长素类（auxins）,生长素的作用机理,-长期效应,3、生长素受体,激素受体(hormone receptor):是指能与激素特异结合的、并能引发特殊生理生化反应的蛋白质。,生长素结合蛋白： ABP(auxin binding protein),ABP-(内质网膜上)ABP-(液泡膜上) ABP-(细胞质膜上)NPA(萘基酞氨酸)或TIBA结合蛋白(细胞质膜上)胞质/胞核可溶性生长素结合蛋白 （SABP）,生长素受体在细胞中存在的部位,定位于细胞质膜的外侧与促进细胞壁松弛有关。,在细胞质中，可能与mRNA的基因转录过程有关。,酸生长理论,基因活化学说,生长素类（auxins）,生长素的作用机理,赤霉素的发现及其种类 赤霉素的分布和运输 赤霉素的生理效应 赤霉素的作用机理,7.3 赤霉素类(Gibberellins ),1.赤霉素的发现 赤霉素（Gibberellins GA）,一、赤霉素的发现及其种类,2.赤霉素的种类 和化学结构,异常生长的稻苗“笨苗”/“恶苗病,赤霉菌,水稻赤霉菌 的分泌物,GA,分离,异戊二烯为基本单位 双萜,分布： 生长旺盛的部位含量较高 运输： 赤霉素在植物体内的运输没有极性。双向 途径： 嫩叶合成的赤霉素通过韧皮部的筛管向下运输， 而根尖合成的赤霉素可沿木质部的导管向上运输。 存在形式：自由赤霉素、结合赤霉素,二、赤霉素的分布和运输,3. 生物合成,游离型 束缚型,合成场所：发育中的种子，幼叶，根,前体物：甲瓦龙酸,1.促进茎的伸长生长.,三、赤霉素的生理效应,GA克服豌豆遗传矮生性状,CK,CK,GA处理, 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,2.诱导开花 3.打破休眠 4.促进雄花分化 5.其他生理效应,GA对胡萝卜开花的影响,对照,10 g GA/d 处理4周,诱导单性结实,葡萄花前10d，400 mg L-1 GA, 无核率98%,

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