植物生长物质

1、 教学目标教学目标 1. 1. 掌握掌握植物激素植物激素和和植物生长调节剂植物生长调节剂的概念；的概念； 2. 2. 掌握掌握生长素生长素的极性运输、生物合成与降解、的极性运输、生物合成与降解、 主要生理作用及机理；主要生理作用及机理； 3. 3. 了解了解赤霉素赤霉素的结构、生物合成及生理作用；的结构、生物合成及生理作用； 4. 4. 了解了解细胞分裂素细胞分裂素的结构和生理作用；的结构和生理作用； 5. 5. 了解了解脱落酸脱落酸的生物合成和生理作用；的生物合成和生理作用； 6. 6. 弄清弄清乙烯乙烯的生物合成及其调控；的生物合成及其调控； 7. 7. 了解主要了解主要生长调节剂生长调节

2、剂在农业生产上的应用。在农业生产上的应用。2 2 植物激素的种类植物激素的种类 是指调节植物生长发育的物质，包括是指调节植物生长发育的物质，包括 和和。植物激素植物激素 指一些在植物体内合成，并从合成部位运送到作用部位，指一些在植物体内合成，并从合成部位运送到作用部位， 对生长发育起显著作用的微量有机物。对生长发育起显著作用的微量有机物。植物生长调节剂植物生长调节剂 指一些具有植物激素活性的人工合成的物质。指一些具有植物激素活性的人工合成的物质。 2 2 植物激素的种类植物激素的种类目前公认的植物激素目前公认的植物激素、共共5 5种。种。 部分新型的植物激素部分新型的植物激素：、共共4 4种种

3、。 A A 内生性内生性 B B 可运性可运性 C C 调节性调节性3 3、生长素的生物合成和降解生长素的生物合成和降解4 4 生长素的作用机理生长素的作用机理6.人工合成的生长素与应用人工合成的生长素与应用植物向光性试验植物向光性试验( (1880，English，Charles Darwin) )燕麦试验法燕麦试验法( (1928，Holand，W.Went) ) 3 3）结构：结构：IAAIAA（ 1934 1934，Holand，F.Kogl ） 2.1 2.1 生长素在植物中的分布生长素在植物中的分布 生长素分布很广，但主要集中在生长素分布很广，但主要集中在的部分（如的部分（如胚芽鞘

4、胚芽鞘、芽和根尖端的、芽和根尖端的分分生组织生组织、形成层形成层、受精后的、受精后的子房子房、幼嫩幼嫩种子种子等）等） 存在状态：存在状态： 自由生长素自由生长素(free auxin ) ：易于提取的生长素，：易于提取的生长素，有活性有活性 束缚束缚生长素生长素(conjugated auxin )：通过酶解、水解或自：通过酶解、水解或自溶作用从束缚物释放出来的溶作用从束缚物释放出来的生长素，是生长素与其它化合生长素，是生长素与其它化合物结合而形成的，物结合而形成的，无活性无活性 其生理作用：其生理作用：a.作为储藏形式作为储藏形式 (IAA + Glucose吲哚乙酰葡糖吲哚乙酰葡糖) b

5、.作为运输形式作为运输形式 (IAA + Inositol吲哚乙酰肌醇吲哚乙酰肌醇) c.解毒作用解毒作用 (IAA + Asp吲哚乙酰天冬氨酸吲哚乙酰天冬氨酸) d. 调节自由生长素的含量调节自由生长素的含量2.2.2 2 生长素在植物中的运输生长素在植物中的运输3 运输运输：有：有2种方式，即极性运输和无极性运输种方式，即极性运输和无极性运输 无极性运输无极性运输： 与其它同化产物一样，通过韧皮部运输与其它同化产物一样，通过韧皮部运输 极性运输极性运输(polar transport)： 是指生长素只能从植物体形态学上端向下端运输。是指生长素只能从植物体形态学上端向下端运输。 仅限于胚芽鞘

6、、幼根、幼茎的薄壁细胞间短距离仅限于胚芽鞘、幼根、幼茎的薄壁细胞间短距离 单方向的主动运输，需能；单方向的主动运输，需能；TIBA、NPA可抑制可抑制。 生长素极性运输的机理：生长素极性运输的机理：Goldsmith, 1977 化学渗透极性扩散假说(chemiosmotic polar diffusion theory)细胞壁IAAIAAIAAIAAHIAAH+H+H+IAAHIAAH细胞膜细胞质上部上部下部下部H+H+生长素输出载体生长素输出载体透性酶透性酶液液泡泡IAA 3 3 生长素的生物合成和降解生长素的生物合成和降解 3. 1 3. 1 生长素的生物合成生长素的生物合成前体物质前体

7、物质：色氨酸：色氨酸合成途径合成途径： A. A. 吲哚丙酮酸途径吲哚丙酮酸途径 B. B. 色胺途径色胺途径 C. C. 吲哚乙酰胺途径（黄瓜等）吲哚乙酰胺途径（黄瓜等） D. D. 吲哚乙腈途径（某些十字花科植物）吲哚乙腈途径（某些十字花科植物） 生长素的信号转道途径生长素的信号转道途径 （一）受体（一）受体 植物激素受体： 内质网上的生长素结合蛋白（内质网上的生长素结合蛋白（ABP1）（二）信号转导途径二）信号转导途径 4 4 生长素的作用机理生长素的作用机理细胞壁酸化作用细胞壁酸化作用-促进核酸和蛋白质的合成促进核酸和蛋白质的合成 基本论点基本论点：生长素一方面活化质膜上的生长素一方面

8、活化质膜上的ATPATP酶，酶， 促使促使细胞壁酸化细胞壁酸化，增加可塑性增加可塑性，使细胞体积变使细胞体积变 大；另一方面，生长素促进核酸和蛋白质的合大；另一方面，生长素促进核酸和蛋白质的合 成，成，为原生质体和细胞壁的合成提供原料为原生质体和细胞壁的合成提供原料，保，保 持持久性生长持持久性生长。抑制作用抑制作用（抑制花朵脱落、侧枝生长、块根形成和叶抑制花朵脱落、侧枝生长、块根形成和叶 片衰老片衰老） 生长素对生长的作用有三个特点：生长素对生长的作用有三个特点： . .双重作用双重作用-生长素在较低浓度下促进生长素在较低浓度下促进生长，高浓度时则抑制生长。生长，高浓度时则抑制生长。 . .

9、不同器官对生长素的敏感程度不同不同器官对生长素的敏感程度不同-根对生长素最为根对生长素最为 敏感，其最适浓度大约敏感，其最适浓度大约为为1010-10-10mol/Lmol/L，茎最不敏感茎最不敏感 .生长素对离体器官的生长具有明显的生长素对离体器官的生长具有明显的促进作用，而对整株植株效果促进作用，而对整株植株效果不太好。不太好。 6.人工合成的生长素与应用人工合成的生长素与应用促进插枝生根促进插枝生根阻止器官脱落阻止器官脱落促进结实促进结实促进菠萝开花促进菠萝开花 第三节第三节 赤霉素（赤霉素（GAGA） 1 1 赤霉素的结构与分类赤霉素的结构与分类赤霉素烷赤霉素烷( (双萜双萜) ) 按

10、发现顺序：按发现顺序：GAGA1 1、GAGA2 2、GAGA3 3、GAGA4 4等等 按碳原子数：按碳原子数：CC1919（活性高，种类多）和活性高，种类多）和CC2020两大类两大类 2 2 赤霉素的分布与运输赤霉素的分布与运输主要集中在主要集中在的部分的部分有有和和 无无 ？ 3 3 赤霉素的生物合成赤霉素的生物合成合成部位合成部位：幼叶、幼根、幼果、发育的种子幼叶、幼根、幼果、发育的种子合成途径合成途径： GAGA1212是各类赤霉素的前身是各类赤霉素的前身合成抑制剂合成抑制剂： 又叫生长延缓剂又叫生长延缓剂。 四、四、GAGA的信号转导途径的信号转导途径1、诱发糊粉层产生、诱发糊粉

11、层产生-淀粉酶淀粉酶3、cGMP、Ca2+和蛋白激和蛋白激酶可能是信号中间体酶可能是信号中间体2、受体、受体 4 4 赤霉素的生理作用与应用赤霉素的生理作用与应用促进麦芽糖化促进麦芽糖化（诱导诱导 - -淀粉酶淀粉酶形成形成）促进营养生长促进营养生长（茎叶伸长茎叶伸长）防止脱落防止脱落（提高座果率提高座果率）打破休眠打破休眠（促进种子和芽的萌发促进种子和芽的萌发） 促进茎伸长促进茎伸长 打破休眠打破休眠 促进抽薹开花促进抽薹开花 促进座果促进座果 促进单性结实促进单性结实 影响性别分化影响性别分化（雄花形成（雄花形成） 促进组织分化促进组织分化促进促进IAA合成：促进色氨酸转变为合成：促进色氨

12、酸转变为IAA； 提高蛋白酶的活性提高蛋白酶的活性抑制抑制IAA氧化酶和过氧化物酶活性氧化酶和过氧化物酶活性,使束缚使束缚型型IAA转变为自由型转变为自由型IAA。高高 木质部木质部低低 韧皮部韧皮部中中 木质部木质部 + 韧皮部韧皮部第四节第四节 细胞分裂素（细胞分裂素（cytokinin,cytokinin,CKCK/ /CTKCTK） 1 1 细胞分裂素概述细胞分裂素概述为为6-氨基腺嘌呤衍生物，共氨基腺嘌呤衍生物，共20多种多种细胞分裂素的分布细胞分裂素的分布：主要集中在主要集中在的的部分部分有有和和 无无前体物质为前体物质为甲瓦龙酸甲瓦龙酸根尖（细胞的微粒体中合成）根尖（细胞的微粒体

13、中合成）细胞分裂素素生理作用 1、促进作用、促进作用 2、抑制不定根的形成和侧根的形成，延、抑制不定根的形成和侧根的形成，延 缓叶片的衰老缓叶片的衰老诱导芽的分化（诱导芽的分化（组织培养上的应用组织培养上的应用） CTK/IAACTK/IAA的比值的比值高高时，愈伤组织时，愈伤组织形成芽形成芽；当；当CTK/IAACTK/IAA的比值的比值低低时，愈伤组织时，愈伤组织形成根形成根，如，如二者浓度二者浓度相等相等，则愈伤组织保持生长而，则愈伤组织保持生长而不不分化分化。Figure 8-20-1 Figure 8-20-2 促进细胞分裂方面：促进细胞分裂方面： 细胞分裂素的主要生理功能就是促进细

14、胞的分裂。生细胞分裂素的主要生理功能就是促进细胞的分裂。生长素、赤霉素和细胞分裂素都能促进细胞分裂，但它们各长素、赤霉素和细胞分裂素都能促进细胞分裂，但它们各自所起的作用不同。生长素促进核的分裂自所起的作用不同。生长素促进核的分裂, ,细胞分裂素主细胞分裂素主要是对细胞质的分裂起作用要是对细胞质的分裂起作用, ,而赤霉素促进细胞分裂主要而赤霉素促进细胞分裂主要是缩短了细胞周期中的是缩短了细胞周期中的G1G1期和期和S S期的时间，从而加速了细期的时间，从而加速了细胞的分裂。胞的分裂。促进细胞伸长或扩大方面：促进细胞伸长或扩大方面： IAAIAA、GAGA促进细胞伸长；促进细胞伸长； CTKCT

15、K促进细胞扩大促进细胞扩大 IAAIAA、GAGA和和CTKCTK对细胞作用之比较对细胞作用之比较 1 1 乙烯概述乙烯概述CC2 2H H2 2 在在、和和时形成时形成乙烯最多乙烯最多（在细胞液泡膜内表面合成在细胞液泡膜内表面合成）。前体物为前体物为甲硫氨酸甲硫氨酸（Met, Met, 蛋氨酸）蛋氨酸） ATP ACCATP ACC合成酶合成酶 ACCACC氧化酶氧化酶（S-S-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸） （ 1-氨基环丙烷氨基环丙烷1-羧酸）羧酸）（ N-丙二酰丙二酰ACC）乙烯的生理作用乙烯的生理作用1、促进作用、促进作用2、抑制作用、抑制作用 抑制茎和根的伸长生长抑制茎和根的伸长生长 “三重反应三重反应” 1 1 脱落酸概述脱落酸概述为含为含1515个碳的倍半萜羧酸个碳的倍半萜羧酸成熟、衰老、休眠成熟、衰老、休眠器官和组织中含量高。器官和组织中含量高。 有有和和 无无 前体物质为前体物质为甲瓦龙酸（甲瓦龙酸（ MVA ）各个器官都可以合成；主要在质体和叶绿体各个器官都可以合成；主要在质体和叶绿体气孔保卫细胞内有受体气孔保