第四章植物生长发育的调控

1、l一、植物激素对生长发育的调节一、植物激素对生长发育的调节l二、环境因子对植物生长发育的调节二、环境因子对植物生长发育的调节l三、植物器官的运动三、植物器官的运动一、植物激素对生长发育的调节一、植物激素对生长发育的调节（一）植物激素的概念（一）植物激素的概念 植物激素植物激素(plant hormones)植物体合成植物体合成的、通常从合成部位运往作用部位、对植物的生的、通常从合成部位运往作用部位、对植物的生长发育具有显著调节作用的微量有机物。长发育具有显著调节作用的微量有机物。 植物生长调节剂植物生长调节剂(plant growth regulators)：即：即人工合成的具有植物激素生理活

2、性的化合物，包人工合成的具有植物激素生理活性的化合物，包括生长促进剂、生长抑制剂和生长延缓剂，如矮括生长促进剂、生长抑制剂和生长延缓剂，如矮壮素，等。壮素，等。 植物生长物质植物生长物质(plant growth substances)：植：植物激素、植物生长调节剂和植物体内其它能调节物激素、植物生长调节剂和植物体内其它能调节植物生长发育的微量有机物。植物生长发育的微量有机物。 植物激素的特点植物激素的特点 内生内生 能从合成部位运往作用部位能从合成部位运往作用部位 极低浓度极低浓度(1mol/kg)下可调节植物的生理过程下可调节植物的生理过程五大类植物激素五大类植物激素 生长素（生长素（au

3、xin）类）类 赤霉素（赤霉素（gibberellin，GA）类）类 细胞分裂素（细胞分裂素（cytokinin，CTK）类）类 脱落酸（脱落酸（abscisic acid，ABA） 乙烯（乙烯（ethylene，Eth）（二）激素在种子萌发过程中的调节作用（二）激素在种子萌发过程中的调节作用1打破种子休眠，促进萌发打破种子休眠，促进萌发束缚生长素（束缚生长素（bound auxin） 水解水解自由生长素（自由生长素（free auxin） 淀粉酶、蛋白酶、核糖核酸酶、磷酸化酶、酯酶淀粉酶、蛋白酶、核糖核酸酶、磷酸化酶、酯酶 2赤霉素诱导水解酶的生成赤霉素诱导水解酶的生成3细胞分裂、伸长和扩大

4、细胞分裂、伸长和扩大（三）激素在植物营养生长过程中的调节作用（三）激素在植物营养生长过程中的调节作用*1茎的伸长茎的伸长 矮壮素（矮壮素（CCC）、多效唑（）、多效唑（PP333）、）、 缩节安（缩节安（Pix）抑制）抑制GA的合成的合成 2顶端优势（顶端优势（apical dominance）顶端优势顶端优势主茎顶端生长抑制侧芽生长的现象。主茎顶端生长抑制侧芽生长的现象。整形素（整形素（morphactin）、青鲜素（）、青鲜素（MH） 可抑制顶端优势。可抑制顶端优势。 3维管组织的分化维管组织的分化 生长素可诱导薄壁细胞分化出维管组织；生长素可诱导薄壁细胞分化出维管组织；CTK与木质部的发

5、生有关与木质部的发生有关 ；赤霉素；赤霉素/生长素比值高时，生长素比值高时，有利于韧皮部分化，反之有利于木质部分化。有利于韧皮部分化，反之有利于木质部分化。 4根和芽的分化根和芽的分化 生长素能诱导不定根的形成；生长素能诱导不定根的形成； CTK则有利于形成芽。则有利于形成芽。 5乙烯对生长的影响乙烯对生长的影响（四）激素在植物生殖生长过程中的调节作用（四）激素在植物生殖生长过程中的调节作用*1. 植物激素与开花的关系植物激素与开花的关系 赤霉素、生长素、赤霉素、生长素、CTK参与许多植物的成参与许多植物的成花过程，乙烯、脱落酸与成花诱导的研究较少。花过程，乙烯、脱落酸与成花诱导的研究较少。

6、不同植物性别分化时起作用的激素不同，外源不同植物性别分化时起作用的激素不同，外源激素影响植物的性别表达，甚至发生性别逆转。激素影响植物的性别表达，甚至发生性别逆转。 2. 植物激素对性别分化的作用植物激素对性别分化的作用3. 乙烯对果实成熟的调节乙烯对果实成熟的调节 呼吸跃变呼吸跃变（respiratory climacteric）许多果实成熟过程中，体积生长到最大时，呼许多果实成熟过程中，体积生长到最大时，呼吸作用降到最低点，进入晚熟期呼吸强度又突吸作用降到最低点，进入晚熟期呼吸强度又突然升高，出现一个高峰后又下降的现象。然升高，出现一个高峰后又下降的现象。 在成熟期表现呼吸跃变现象的果实称

7、为在成熟期表现呼吸跃变现象的果实称为跃变跃变型果实型果实；如：苹果、梨、杏、无花果、香蕉、白；如：苹果、梨、杏、无花果、香蕉、白兰瓜、番茄，等。兰瓜、番茄，等。 非跃变型果实非跃变型果实：柑橘、葡萄、樱桃、：柑橘、葡萄、樱桃、草莓、菠萝，等。草莓、菠萝，等。 （五）植物衰老与激素调节（五）植物衰老与激素调节1概念概念 衰老衰老（senescence）：生物体或其一部分）：生物体或其一部分的机能衰退并逐渐趋向死亡的现象。的机能衰退并逐渐趋向死亡的现象。2衰老时的生理生化变化衰老时的生理生化变化 光合色素丧失光合色素丧失 呼吸作用呼吸作用 核酸、蛋白质被降解核酸、蛋白质被降解 细胞结构的变化细胞结

8、构的变化 3衰老的激素调节衰老的激素调节 生长素、生长素、CTK和和GA可以延缓衰老，可以延缓衰老，ABA、Eth则促进衰老。则促进衰老。 （六）激素的作用机理（六）激素的作用机理*激素与转录因子（激素与转录因子（transcription factor）结合，）结合， 影响基因的表达。影响基因的表达。激素与受体（激素与受体（receptor）结合）结合 构象改变构象改变 产生第二信使产生第二信使 激发一系列生理生化反应激发一系列生理生化反应 返回二、环境因子对植物生长发育的调节二、环境因子对植物生长发育的调节（一）环境条件对种子萌发的影响（一）环境条件对种子萌发的影响 1水分水分 吸胀作用吸

9、胀作用 种皮软化，种胚突破种皮种皮软化，种胚突破种皮 细胞质由凝胶变为溶胶，酶由钝化变活跃，生细胞质由凝胶变为溶胶，酶由钝化变活跃，生长激素由结合态变为游离态长激素由结合态变为游离态 水分参与贮藏物质的降解，促进可溶性物质运输水分参与贮藏物质的降解，促进可溶性物质运输 有利于细胞分裂和细胞的扩大有利于细胞分裂和细胞的扩大 2温度温度 3氧气氧气 4光照光照 温度三基点温度三基点 有氧呼吸有氧呼吸 需光种子如莴苣、月见草、鬼针需光种子如莴苣、月见草、鬼针草、烟草及一些禾本科牧草草、烟草及一些禾本科牧草 嫌光种子或需暗种子：茄子、番嫌光种子或需暗种子：茄子、番茄、瓜类、葱属等植物茄、瓜类、葱属等植

10、物 （二）环境因子对生长的影响（二）环境因子对生长的影响 1物理因子物理因子 （1）温度）温度（2）光）光 间接作用：促进光合作用间接作用：促进光合作用高能反应高能反应 直接作用：影响形态建成直接作用：影响形态建成低能反应低能反应 黄化现象：黑暗中植物茎细长而柔弱，组织分化程度低，机械黄化现象：黑暗中植物茎细长而柔弱，组织分化程度低，机械组织不发达，水分多而干物质少，茎尖呈钩状弯曲，叶小不开展，组织不发达，水分多而干物质少，茎尖呈钩状弯曲，叶小不开展，缺乏叶绿素而呈黄白色，根系发育不良等现象。缺乏叶绿素而呈黄白色，根系发育不良等现象。 由低能量光所调节的植物生长发育过程，即为光形态发由低能量光

11、所调节的植物生长发育过程，即为光形态发生，或光形态建成（生，或光形态建成（photomorphogenesis）。）。 机械刺激影响植物生长发育的现象叫机械刺激影响植物生长发育的现象叫接触形态建成接触形态建成（thigmomorphogenesis）。）。（3）机械刺激）机械刺激 （4）重力）重力 2化学因子化学因子 3生物因子生物因子 水分水分 植物生长调节物质植物生长调节物质 大气大气 矿质矿质（三）植物生长的周期性（三）植物生长的周期性 植物生长的周期性植物生长的周期性植株或器官生植株或器官生长速率随昼夜或季节变化发生有规律变长速率随昼夜或季节变化发生有规律变化的现象。化的现象。 季节周

12、期性（季节周期性（seasonal periodicity）指一指一年或多年生的植物，在一年中的生长，随季节变化年或多年生的植物，在一年中的生长，随季节变化所具有的一定周期性。所具有的一定周期性。 昼夜周期性（昼夜周期性（daily periodicity）植物的生长速植物的生长速率随昼夜的温度、水分、光照变化而有规律的变化。率随昼夜的温度、水分、光照变化而有规律的变化。 温周期现象：植株或器官生长速率随昼夜温周期现象：植株或器官生长速率随昼夜温度变化而有规律的变化现象。温度变化而有规律的变化现象。 生物钟生物钟（biological clock）植物体植物体内存在一种不依赖于环境刺激的近似昼

13、夜节内存在一种不依赖于环境刺激的近似昼夜节奏奏(circadian rhythm)的计时系统。的计时系统。 生物钟具有生物钟具有内生性内生性、温度不敏感性温度不敏感性和和计时计时性性三个特性。三个特性。返回三、植物器官的运动三、植物器官的运动1. 向性运动（向性运动（tropic movement） 植物的某个器官或部位对来自环境因素植物的某个器官或部位对来自环境因素的单方向刺激所引起的定向运动。的单方向刺激所引起的定向运动。 （1）向光性）向光性(phototropism) 向光性向光性植物器官向光的方向弯曲的现象。植物器官向光的方向弯曲的现象。正向光性正向光性 负向光性负向光性 横向光性横

14、向光性 向光弯曲与生长素的分布不均匀有关。向光弯曲与生长素的分布不均匀有关。 （2）向重力性）向重力性(gravitropism) 植物在整个生长期中，以重力线为标准，保持植物在整个生长期中，以重力线为标准，保持一定方向生长的特性。一定方向生长的特性。 原因与生长素和脱落酸的移动有关原因与生长素和脱落酸的移动有关 负向重力性（负向重力性（negative gravitropism） 正向重力性（正向重力性（positive gravitropism） 植物感受重力反应的受体：平衡细胞植物感受重力反应的受体：平衡细胞 平衡石（平衡石（statolith） （3）向水性）向水性(hydrotrop

15、ism)与向化性与向化性(chemotropism) （4）向触性）向触性 (thigotropism) 向水性向水性当土壤干燥或土中水分分布不均匀时，当土壤干燥或土中水分分布不均匀时，根总是趋向潮湿的方向生长的现象。根总是趋向潮湿的方向生长的现象。向化性向化性由于化学物质的分布不均或单方向的由于化学物质的分布不均或单方向的作用而引起的生长运动。作用而引起的生长运动。 植物与一个固体物接触时，很快发生生长变化的反应。植物与一个固体物接触时，很快发生生长变化的反应。 2感性运动（感性运动（nastic movement） 由没有一定方向的外界刺激所引起的器官由没有一定方向的外界刺激所引起的器官不均衡生长现象。不均衡生长现象。 感震运动（感震运动（thigmonastic movement或或seismonastic movement） 感夜运动（感夜运动（nyctinastic movement）植植物受到夜晚到来影响的运动。物受到夜晚到来影响的运动。 机理是由于温度或光强度机理是由于温度或光强度(或光周期或光周期)的变化的变化 机理与叶枕下部细胞的膨压变化有关机理与叶枕下部细