植物激素的作用机理ppt课件

1、植物激素的作用机理激素是植物体内合成的一系列天然化合物，以极微量激素是植物体内合成的一系列天然化合物，以极微量的浓度引发生理反响，在植物的生长发育等多种生理的浓度引发生理反响，在植物的生长发育等多种生理过程以及器官发育、形状建成等方面起重要调理作用，过程以及器官发育、形状建成等方面起重要调理作用，也影响农作物的产量、质量和抗性等重要性状。也影响农作物的产量、质量和抗性等重要性状。 第一次绿色革命、杂交稻消费第一次绿色革命、杂交稻消费 赤霉素赤霉素(GA) 产量提高产量提高(抗倒伏抗倒伏) 细胞分裂素细胞分裂素 穗粒数显著增多穗粒数显著增多 油菜素内酯油菜素内酯 株型构造，光合才干株型构造，光合

2、才干 蔬菜、瓜果的产量、抗性蔬菜、瓜果的产量、抗性 油菜素内酯油菜素内酯 株型、根株型、根 生长素生长素植物激素的定义植物激素的定义产生于植物体内的特殊部位，产生于植物体内的特殊部位，是植物在正常发育过程中是植物在正常发育过程中或特殊环境条件下的代谢或特殊环境条件下的代谢产物；产物；能从合成部位运输到作用部能从合成部位运输到作用部位；位；不是营养物质，仅以很低的不是营养物质，仅以很低的浓度产生各种特殊的调控浓度产生各种特殊的调控作用。作用。植物激素的种类植物激素的种类植物激素的合成部位植物激素的合成部位吲哚乙酸吲哚乙酸 分生组织、种分生组织、种子子细胞分裂素细胞分裂素 根尖根尖赤霉素赤霉素 生

3、长的种子生长的种子零落酸、乙烯零落酸、乙烯 成熟、衰老成熟、衰老和环境条件和环境条件油菜素内酯油菜素内酯 花粉，整株花粉，整株程度程度生长素生长素零落酸零落酸细胞分裂素细胞分裂素促进细胞体积扩展促进细胞体积扩展乙烯乙烯赤霉素赤霉素茎伸长生长茎伸长生长促进细胞分裂促进细胞分裂促进休眠促进休眠促进果实成熟促进果实成熟油菜素内酯油菜素内酯促进细胞延伸促进细胞延伸 作用广泛作用广泛 相互作用、不同信号途径间的交叉相互作用、不同信号途径间的交叉 感知、信号转导感知、信号转导生生 长长 素素生长素的生理功能吲哚乙酸吲哚乙酸(IAA)的合成部位及含量的合成部位及含量细胞迅速分裂的部位细胞迅速分裂的部位, ,

4、 以嫩叶、茎端的分生组以嫩叶、茎端的分生组 织及正在生长的种子为主在未成熟时最织及正在生长的种子为主在未成熟时最 高，随成熟进度而逐渐减少。高，随成熟进度而逐渐减少。含量视植物种类、器官及生长发育阶段而异。含量视植物种类、器官及生长发育阶段而异。植植 物物组组 织织游离游离IAAIAA酯酯肽合肽合IAA燕麦燕麦营养组织营养组织16569燕麦燕麦颖颖 果果4407620未测到未测到大麦大麦颖果颖果(已磨已磨)40329未测到未测到水稻水稻颖颖 果果17032739未测到未测到黍黍颖颖 果果3663198未测到未测到小麦小麦颖颖 果果123511未测到未测到玉米玉米营养组织营养组织24528未测到

5、未测到玉米玉米颖颖 果果50010007160078800未测到未测到大豆大豆种种 子子450524菜豆菜豆种种 子子2030136豌豆豌豆营养组织营养组织35543豌豆豌豆种种 子子93未测到未测到202椰子椰子胚乳液胚乳液0905未测到未测到荞麦荞麦种种 子子4012725向日葵向日葵种种 子子30110未测到未测到禾禾谷谷类类豆豆科科其其他他游离及结合态游离及结合态IAA在不同植物种类和部位的含量在不同植物种类和部位的含量AuxinTryptophan-dependant biosynthesis Tryptophan-independent biosynthesis Polar tra

6、nsportConjugationSignalingTropismsCell divisionRoot initiation Apical dominance Leaf senescence Fruit setting and growth FloweringVasculardevelopmentFertility Chen et al., 2019Lin et al., 2019生理作用生理作用多种激素的相互作用多种激素的相互作用 赤霉素、乙烯、油菜素内酯赤霉素、乙烯、油菜素内酯Differential effects of various auxin molecules IAA 2,4-D

7、 NAA IBA 10 nM 100 nM 100 nM 10 mM Woodward et al., 2019作用机理作用机理一酸生长实际一酸生长实际二基因活化学说二基因活化学说三激素受体三激素受体hormone receptorhormone receptor一酸生长实际一酸生长实际处理处理IAAIAA+PH4缓冲缓冲液液IAA+PH7缓冲缓冲液液IAA+PH4缓冲缓冲液液PH 3.23.5缓冲缓冲液液PH7缓冲缓冲液液PH 3.23.5缓冲缓冲液液切段切段表现表现伸长，伸长，介质介质PH下降下降伸长伸长(转转入入)伸长伸长停止停止重新重新伸长伸长伸长伸长(转转入入)伸长伸长停止停止转入转

8、入重新重新伸长伸长一酸生长实际一酸生长实际 质膜质膜H+-ATPase(H+-ATPase(质子泵质子泵) ) 生长素生长素质子泵活化质子泵活化细胞质内的细胞质内的H+H+细胞壁细胞壁酸化酸化键如键如H H键断裂。键断裂。细胞壁水解酶细胞壁水解酶活化，多糖活化，多糖单糖，单糖，纤维素交错点断裂、松驰、细胞壁变软、可塑性纤维素交错点断裂、松驰、细胞壁变软、可塑性添加。添加。细细胞胞水水势势下下降降蛋蛋白白质质合合成成细细胞胞吸吸水水细细胞胞质质中中受受体体质质膜膜上上的的受受体体H+H+分分泌泌到到细细胞胞壁壁中中信信使使物物进进入入核核内内使某些使某些基因解基因解阻遏，阻遏，与生物与生物有关的

9、有关的mRNAmRNA被被转录转录细细胞胞壁壁软软化化快快速速反反响响长长期期效效应应IAAIAA细细胞胞生生长长二基因活化学说二基因活化学说五、生长素的作用机理五、生长素的作用机理是指能与激素特异性结合是指能与激素特异性结合, , 并并且能引发特殊生理生化效应的蛋且能引发特殊生理生化效应的蛋白质。白质。三激素受体三激素受体hormone receptorhormone receptorPLA游离脂肪酸和溶血磷脂 LPC是磷脂酶C PK蛋白激酶 DAG和磷酸胆碱 DAG双酰甘油Auxin-binding protein 1 (ABP1)ABP1, first described from ma

10、ize.The first detection of ABP1 auxin binding activity in crude membrane preparations of etiolated coleoptiles.In 1985, the binding protein was purified for the first time leading to functional studies of ABP1, examination of its cell biology and its structure.A 2,4-D matrix was also used to purify

11、peach auxin binding proteins, later shown to be members of the protein superfamily known as the germins . Hertel et al., 1972Ray et al., 1977Ray, 1977Batt et al., 1976Ray et al., 1977Loebler and Klaembt, 1985Ohmiya et al., 1993Dunwell et al., 2000The conserved domains of ABP1Richard et al., 2019; Wo

12、o et al., 2019ABP1 in organized cell elongation and division in embryogenesisChen et al., 2019ABP1/ABP1abp1/abp1abp1/abp1ABP1/ABP1ABP1/ABP1abp1/abp1abp1/abp1abp1/abp1abp1/abp1abp1/abp1controlAnti-ABP1BY-2 cell Division stageBY-2 cell elongation stagecontrolAnti-ABP1Tian et al., 2019; Richard et al.,

13、 2019ABP1 is located both in the ER and at the outer face of the plasma membrane but the ABP1 in ER does not bind auxin.ABP1 located at the plasma membrane is involved in the control of early auxin electrophysiological responses.ABP1 and downstream auxin responsesCrosslink of ABP1 and TIR1 signaling

14、 pathways ATPase is rapidly stimulated by auxin and there is a lot of evidence that ABP1 is the receptor relevant for this process. Auxin induced de-novo synthesis of ATPase.Christian et al., 2019二、赤霉素作用机理二、赤霉素作用机理 1 1、 GAGA与受体结合，激活与受体结合，激活G G蛋白，诱发蛋白，诱发cGMPcGMP途径和途径和CaMCaM及蛋白激酶途径。及蛋白激酶途径。二、赤霉素作用机理二、

15、赤霉素作用机理 1 1、 GA GA与受体结合，激活与受体结合，激活G G蛋白，诱发蛋白，诱发cGMPcGMP途径和途径和CaMCaM及蛋白激酶途径。及蛋白激酶途径。 2.GA2.GA促进酶的合成特别是水解酶。促进酶的合成特别是水解酶。GAGA是是编码这些酶基因的去阻遏抑物，促进编码这些酶基因的去阻遏抑物，促进mRNAmRNA的的构成。构成。 如诱导如诱导-淀粉酶淀粉酶 啤酒工业上的运用啤酒工业上的运用 3 3、GAGA调理调理IAAIAA程度程度 激素控制植物伸长：激素控制植物伸长：GAGA促进伸长最明显添加细促进伸长最明显添加细胞伸展性，胞伸展性，IAAIAA促进细胞壁松驰添加细胞可促进细

16、胞壁松驰添加细胞可塑性，从而提高了细胞壁的可塑性，乙烯、塑性，从而提高了细胞壁的可塑性，乙烯、ABAABA抑制细胞伸长。抑制细胞伸长。GAGA提高木葡聚糖内转糖基酶活性，使伸展素穿入提高木葡聚糖内转糖基酶活性，使伸展素穿入细胞壁，并使木葡糖切开，然后重新构成另一个细胞壁，并使木葡糖切开，然后重新构成另一个木葡聚糖分子，再陈列为木葡聚木葡聚糖分子，再陈列为木葡聚- -纤维素网。纤维素网。IAAIAA细胞壁酸化后活化扩展素一种蛋白质，打断细胞壁酸化后活化扩展素一种蛋白质，打断细胞壁多糖之间的细胞壁多糖之间的H H键，使细胞壁松驰，膨压推键，使细胞壁松驰，膨压推进细胞伸长。进细胞伸长。三、细胞分裂素

17、作用机理三、细胞分裂素作用机理五、细胞分裂素的作用机理五、细胞分裂素的作用机理 DNARNAProteinHPK组氨酸蛋白激酶组氨酸蛋白激酶HCRE细胞分裂素受体细胞分裂素受体AHP组氨酸磷酸转移组氨酸磷酸转移ARR反响调理蛋白反响调理蛋白四、零落酸作用机理四、零落酸作用机理1 1、对酶蛋白变构调理、对酶蛋白变构调理, ,改动酶分子构改动酶分子构造，使酶分子构造不能与底物结合。造，使酶分子构造不能与底物结合。 2 2、妨碍、妨碍DNADNA聚合酶活性，使聚合酶活性，使DNADNA转录转录不能进展，对基因表达起调控作用。不能进展，对基因表达起调控作用。 3 3、ABAABA诱导胞液诱导胞液Ca2

18、+Ca2+程度变化，使程度变化，使Ca2+Ca2+成为第二信使。成为第二信使。 11质膜上质膜上ABA受体与受体与ABA相结合相结合2诱导细胞内产生活性氧诱导细胞内产生活性氧ROS，它，它们作为第二信使激活质膜的钙离们作为第二信使激活质膜的钙离子通道，使胞外钙离子流入胞内子通道，使胞外钙离子流入胞内3ABA还同时使细胞内的还同时使细胞内的cADPR(环化环化ADP核糖核糖)和和IP3(三磷酸肌醇程度升高，三磷酸肌醇程度升高，它们又激活液泡膜上钙离子通道，使它们又激活液泡膜上钙离子通道，使液泡向胞质溶胶释放钙离子液泡向胞质溶胶释放钙离子)4胞外钙离子的流胞外钙离子的流入还可以启动胞入还可以启动胞内胞内发生钙震内胞内发生钙震荡并促进钙从液荡并促进钙从液泡中释放出来泡中释放出来5钙离子升高添加钙离子升高添加10倍以上会阻断倍以上会阻断钾离子流入通道钾离子流入通道6钙离子升高促进钙离子升高促进 质质膜氯离子通道开放膜氯离子通道开放7钙离子浓度升高钙离子浓度升高抑制质膜质子泵，抑制质膜质子泵，细胞内细胞内pH升高，升高，进一步发生去极进一步发生去极化作用化作用8去极化导致向外流出去极化导致向外流出的钾离子通道活化的钾离子通道活化9钾离子氯离子先从液泡钾离子氯离子先从液泡释放到胞质，进而又经