《生长物质》PPT课件.ppt

第一节 植物生长物质的概念和种类,一、植物生长物质 植物生长物质（ plant growth substances）指调节植物生长发育的生理活性物质，包括植物激素和植物生长调节剂。 二、植物激素（phytohormones） 植物激素:植物体内产生的、能移动的、对生长发育起显著作用的微量有机物。,三、植物生长调节剂,植物生长调节剂（plant growth regulators）：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。,二、赤霉素类（ GAS ）的发现和化学结构,1926年，日本人黑泽英一从水稻恶苗病的研究中发现的。患恶苗病的水稻植株之所以发生徒长，是由赤霉菌分泌物引起的。赤霉素(gibberellin )的名称由此而来。 1938年，薮田贞次郎等从水稻赤霉菌中分离出赤霉素结晶。 1958年，高等植物的第一个赤霉素被分离鉴定（GA1），确定其化学结构。目前已发现120多种，其中GA1与GA20活性最高。 基本结构：赤霉烷环,B,三、细胞分裂素（ CTK）的发现和化学结构,四、脱落酸（ ABA）的发现和化学结构,1964年，美国Addicott等从将要脱落的未成熟的棉桃中提取一种促进脱落的物质，命名为脱落素。,1963年，英国Wareing从槭树将要脱落的叶子中提取一种促进休眠的物质，命名为休眠素。,后来证明为同一种物质。 1967年命名为脱落酸（abscisic acid ，ABA）。,ABA为单一的化合物，是一种倍半帖结构，有两种旋光异构体：右旋型（以+或S表示）与左旋型（以或R表示）。又有两种几何异构体：顺式和反式。植体内的主要是顺式右旋型，只有S-ABA才具有促进气孔关闭的效应。人工合成的S和R相等。 目前已能用葡萄灰孢霉菌发酵产生ABA。,五、乙烯（ ETH）的发现和化学结构,十九世纪，人们发现煤气街灯下树叶脱落较多。 1901年确定其活性物质为乙烯。 1910年认识到植物组织能产生乙烯。 1934年确定乙烯为植物的天然产物。 60年代末确定乙烯是一种植物激素。,第三节 植物激素的代谢和运输,（三）结合态IAA,（四）IAA的运输,1、极性运输（仅IAA具有） 极性运输（polar transport）：只能从形态学的上端向形态学的下端运输。 局限在胚芽鞘、幼茎及幼根的薄壁细胞之间，距离短。 2、非极性运输：被动的，通过韧皮部的，长距离运输,二、GAS的代谢和运输,（一）生物合成 部位：生长中的种子和果实、幼茎顶端和根部。细胞中合成部位是微粒体、内质网和细胞质可溶部分等。 前体：甲瓦龙酸（甲羟戊酸） 直接前体：GA12-7-醛,三、CTKS的代谢及运输,（二）CTKS的结合物、氧化和运输,CTKS的结合物有三类：与葡萄糖、氨基酸、核苷形成结合物。 CTKS降解的主要方式是通过细胞分裂素氧化E氧化。 在植物体内的运输无极性。根尖合成的由木质部导管运输到地上部分。,四、ABA的代谢和运输,（一）生物合成 部位：主要在根尖和叶片细胞的质体内（叶中是叶绿体，根中是淀粉体）。 前体：甲瓦龙酸 合成途径： 直接途径由MVA合成而来 间接途径由叶黄素裂解而来,（二）代谢和运输,第四节 植物激素的生理作用 ,一、生长素类的生理作用和应用 （一）生理作用 1、促进茎的伸长生长 低浓度的生长素促进生长，高浓度抑制生长。 不同器官对生长素的敏感程度不同。,（二）人工合成的生长素类在生产上的应用,1、促进插枝生根 2、阻止器官脱落 3、促进单性结实 4、促进菠萝开花 5、促进雌花形成,（二）应用,1、促进麦芽糖化 啤酒生产 2、促进茎叶生长大麻、花卉、抽苔等 （对根伸长无作用） 3、防止花、果脱落 4、打破休眠马铃薯 5、促进单性结实 葡萄 6、促进雄花的分化,三、CTKS的生理作用,四、ABA的生理作用,五、乙烯的生理作用和应用,（一）生理作用 1、促进细胞扩大，抑制伸长生长 黄化豌豆幼苗上胚轴对乙烯的生长表现“三重反应”。 三重反应：抑制伸长生长、促进增粗生长和横向生长。,在植物激素中，诱导黄瓜分化雌花的有（ ）和 （ ），诱导分化雄花的有（ ）； 促进休眠的是（ ），打破休眠的是（ ） ； 维持顶端优势的是（ ），打破顶端优势的是（ ）； 促进插条生根的是（ ）；,促进器官脱落的是（ ）和（ ）； 促进果实成熟的是（ ）； 延缓植物衰老的是（ ）； 促进气孔关闭的是（ ）； 诱导-淀粉E形成的是（ ）； 促进细胞分裂的是（ ）。,GA,ABA ETH,ETH,CTK,ABA,CTK,第五节 植物激素的作用机制 ,一、植物激素作用的模式,激素受体：能与激素特异结合并导致生理反应的物质 结合蛋白的特征： 与激素的结合具有专一性、高亲和性、饱和性和可逆性。,二、植物激素结合蛋白（激素受体）,研究较清楚的是生长素结合蛋白（ABP）。Venis（1985）首先从玉米胚芽鞘中提取了一种称为ABP1的膜生长素结合蛋白。ABP1是一种对IAA亲和力非常高的糖蛋白，已被确认为一种生长素受体。,三、生长素的作用机理 ,四、赤霉素的作用机理,五、CTK的作用机理 CTK及其结合蛋白存在于核糖体，调节基因活性，促进mRNA和新的蛋白质的合成。,五、脱落酸的作用机理,（一）脱落酸的结合位点和信号传导 质膜上存在ABA的高亲和结合位点。脱落酸信号传导途径可能是：ABA与质膜上的受体结合后，激活G蛋白，随后释放IP3 , IP3便启动Ca2+从液泡和/或内质网转移到细胞质中。,（二）脱落酸抑制核酸和蛋白质合成,脱落酸抑制tRNA、rRNA和mRNA的合成，同时还阻止已存在的mRNA与核糖体的结合。ABA只在转录水平上起作用。,六、乙烯的生理作用机理： 对拟南芥突变体的研究发现，乙烯受体是多基因编码的，其信号传导途径的各个组分也是多基因控制的，说明乙烯的信号传导可能有多种途径。,目前已知的拟南芥乙烯信号传导模式是： 乙烯与细胞质膜受体ETR1结合之后，钝化了其信号转导下游的CTR1（蛋白激酶家族的成员），使类似于离子通道的跨膜蛋白EIN2活化，发生离子的跨膜运转，它的信号转导下游组分之一是细胞核中的转录因子EIN3，EIN3能调控基因表达，调节乙烯反应。,第六节 植物生长抑制物质,根据抑制生长的作用方式不同，生长抑制物质分为两类： 1、生长抑制剂（growth inhibitors）：抑制顶端分生组织生长，干扰顶端细胞分裂，引起茎伸长的停顿和顶端优势的破坏。外施GA不能逆转这种抑制效应。,抑制内源GA的生物合成，因此抑制茎尖伸长区的细胞伸长，使节间缩短，但节间和细胞数目不变。外施GA能逆转这种抑制效应。,2、生长延缓剂（growth retardants）,第七节 其他天然的植物生长物质,一、油菜素甾体类 油菜素内酯（BR）的生理作用： 1、促进细胞伸长和分裂；可增加DNA、RNA聚合酶活性,故促进DNA、RNA和蛋白质的合成。BR还刺激质膜上ATP酶活性，使H+分泌到细胞壁，壁可塑性增加。,2、提高光合作用 BR促进RuBPC的活性及同化物的运输。 3、增强植物的抗逆性 提高作物抗冷性、抗旱性、抗盐性及抗病性。,二、多胺是一类脂肪族含氮碱,2、延缓衰老 : 保持光合膜完整性，减缓蛋白质丧失和RNase活性，阻止叶绿素破坏。另外多胺与乙烯争夺SAM，故抑制ETH