江西省德兴市高中生物植物的形态与功能19植物的调控系统课件.ppt

第十九章植物的调控系统,19.1植物激素19.2植物的生长响应和生物节律19.3植物对植食性动物和病菌的防御,植物激素,植物对生命活动的调控，目前了解得比较清楚的是激素调控植物激素一般是由生长旺盛的组织细胞合成的，如根尖、茎尖、种子中的细胞，植物不具有专门的分泌激素的内分泌器官目前，世界上公认的植物激素有五大类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯，控制植物生长发育是几种激素浓度的比例，而非单一一种激素在起作用,一、生长素（auxin）1、生长素的研究历史和化学性质生长素是人们在研究植物向光性过程中发现的一类激素，是第一个被发现的植物激素1880年，CharlesDarwin&FrancisDarwin通过实验证明：只有胚芽鞘的顶端存在时，燕麦苗才具有向光性,Darwin父子提出一个假说：胚芽鞘顶端受光照后，产生某种化学信号从顶端被传送到下面弯曲的部位，导致胚芽鞘下部向光一侧与背光一侧的细胞生长不均匀约30年后，丹麦人Boysen-Jensen的实验进一步证实了Darwin父子的假说，且证实了化学信号是一种可传输的物质,1926年，年轻的荷兰植物学家FristWent从植物的胚芽鞘中发现了这一物质，发现它能促进植物细胞生长，将其定名为生长素（auxin）,Went得出结论胚芽鞘两侧受光照的差异，造成生长素的分布不均匀：,二十世纪四十年代，加州理工学院的Thimann纯化了生长素，并测定其结构，为吲哚乙酸（indoleaceticacid,IAA）,2、生长素在植物体内的分布IAA在植物体内的含量极少，主要原因是IAA一般是随时产生，随时就被IAA氧化酶降解IAA主要在植物茎的顶端分生组织中合成后，通过薄壁细胞，向下运输单向运输特殊结构：负责运输生长素的薄壁细胞，其顶部的细胞膜上有生长素受体，而底部的细胞膜上没有生长素受体IAA仅能从薄壁细胞的顶部进入细胞，穿过细胞，从细胞的底部出来，进入下一个薄壁细胞的顶部,3、生长素的作用机理生长素与细胞膜上的受体结合，大量的第二信使（Ca2+）激活,4、生长素的生理功能A、刺激植物生长生长素在一定浓度范围内，能刺激植物细胞的延长和分裂根为10-1010-5mol/L，茎为10-50.9mol/L高浓度的IAA反而会抑制植物的生长B、使植物产生向性向光性IAA在光的作用下不对称运输，近光一面含量较低，导致植物能向光线强的方向弯曲生长，有利于增加叶片的受光面积，增强光合作用植物的极性茎尖向上生长，根尖向下生长，主要是由于根对生长素的敏感度是茎的105倍,C、顶芽优势植物的顶芽在生长上占优先权，顶芽的存在会抑制侧芽的生长原因：顶芽和侧芽对生长素的敏感度不同，能促进顶芽生长的生长素浓度会抑制侧芽的生长结果：离顶芽越远的侧芽，能较早发育成侧枝D、促进果实发育花在授粉时，从花粉中接受生长素，能,E、其它作用促进植物休眠；抑制块茎、根状茎和鳞茎发芽；增加坐果率；疏花疏果；诱导形成层细胞向内分裂分化成木质部组织5、人工合成生长素人工合成的生长素的功能与IAA相同，在结构上具有一共同点有一饱和芳香环，环上带有一有机酸链能被细胞上的生长素受体识别结合并发挥作用特点：不被植物组织降解，比天然的IAA更有效实例：萘乙酸（NAA）、2，4二氯苯氧乙酸（2,4D）,二、赤霉素（gibberellin）1、赤霉素的研究历史和化学性质1926年，日本人黑泽明从患“恶苗病”的水稻中分离出一种真菌赤霉，发现将赤霉的培养液施加给水稻幼苗，幼苗会长高1935年，日本人菽田荻获得结晶，并将其命名为赤霉素，其实是六七十种类似化合物的总称1955年，获得赤霉素的化学结构,2、赤霉素的合成和分布除了在赤霉中存在外，赤霉素普遍存在于植物的各种组织器官中，其中不成熟的种子中含量最高能合成赤霉素的组织有：胚、顶端分生组织、幼叶3、赤霉素的生理功能刺激细胞延长最突出的作用刺激种子中的淀粉酶、蛋白酶以及DNA的合成促进种子的萌发促进花粉的萌发和花粉管的生长抑制种子的生成用于培养无籽果实,三、细胞分裂素（cytokinins）化学性质：一类核酸的降解物合成部位：植物体生长旺盛的部位，如根尖、胚、果实，但主要是由根合成和运输，随木质部汁液上运至茎生理功能：促进细胞分裂根的生长、侧枝的发育，近地面的侧芽在未接受到顶芽的生长素时，先接受来自根部的细胞分裂素，发育成长为侧枝，植株长成底宽上尖的宝塔形促进种子萌发、果实发育、植物开花防止和延缓器官的衰老给切花保鲜,四、脱落酸（abscisicacid,ABA）化学性质：为十五碳的化合物合成部位：叶、茎、根和未成熟的果实中的质体生理功能：促进离层（几排小的薄壁细胞老化、死亡、变硬）的产生与花、叶、果实的脱落有关抑制植物的生长、种子的萌发，维持休眠使气孔在失水时关闭，帮助植物协调不利环境,五、乙烯（ethylene）合成部位：成熟的果实、茎节、枯黄的叶子、成熟的花、在生长素浓度高的部位（高浓度的生长素会促进细胞合成乙烯）生理功能：抑制细胞延长抑制开花，对芒果、波萝例外促进水果成熟促进组织、器官老化促进离层的产生和纤维素酶的合成,六、激素的拮抗作用1、生长素和乙烯生长素促进细胞分裂、生长，乙烯抵消生长素的影响2、生长素和细胞分裂素植物协调根部和地上部分的生长3、赤霉素和脱落酸二者的比值决定了种子的休眠或萌发,七、植物激素在农业上的用途1、果实成熟的控制,可使秋季采摘的苹果保存到来年夏季2、无籽果实的生产赤霉素和生长素配合使用，可以不经过受精作用形成果实，还可以使果实个头变大如无籽葡萄、无籽番茄、无籽黄瓜等等,3、疏果使用大剂量的生长素促使未成熟的果实脱落，从而使留下的果实长得更大更好4、除草利用人工合成的生长素（2,4D），破坏各种激素的正常比例而使植物生长的正常调节受到干扰，尤其对双子叶植物更有效如用2,4D除去稻田中的双子叶杂草,植物的生长响应和生物节律,一、向性改变植物生长的方向1、膨胀运动（turgormovement）运动方式：叶片向上合拢代表植物：含羞草特殊结构：叶片与叶柄基部有特化的叶枕结构，其细胞的膨胀度极易发生变化运动特点：快速、明显,2、向性（tropism）特点：较缓慢，是一种生长运动分类：向光性向着阳光生长向重力性（极性）根朝下生长，茎朝上生长向触性植物的卷须（如豌豆的叶卷须）接触到支持物后，相对一面的生长变快，于是卷曲起来功能：帮助植物的生长与环境相协调,二、植物的生物钟（biologicalclock）植物的一生受到昼夜变化和季节变化的影响，植物的开花、种子的萌发、休眠的开始和结束都有其相对固定的发生时间，植物通过感知昼夜长短的变化来调控生长过程光周期现象（photoperiod）是指植物对昼夜相对长度的变化而发生反应的现象根据植物开花的光周期反应，可把植物分成3类：长日植物（long-dayplant）、短日植物（short-dayplant）和日中性植物（day-neutralplant）,光间断实验,实验结果表明，控制植物开花的并不是日照长度，而是夜间长度。因此，长日植物应为短夜植物（short-nightplant）；短日植物应为长夜植物（long-nightplant）长日植物，短夜植物当夜长临界夜长时，开花一般在夏末、秋冬季开花日中性植物与夜长无关常年开花,注：对不同植物而言，临界夜长是不同的，如菊（长夜植物）的临界夜长为9小时，而天仙子（短夜植物）的临界夜长为15小时,三、植物光敏素与生物钟有关1、植物光敏素（phytochrome）结构：蛋白质和色素的结合物质，具有两种形式,2、生物钟的产生白天或有灯光照射时，同时有红光和远红光，红光的效应压倒远红光的效应，Pr转变成Pfr；晚上或黑暗中，Pfr缓慢地转变成为Pr植物感知的时间从Pfr开始转变成Pr（日落），到Pr迅速转变成Pfr（日出）之间的时间，恰好与一天的昼夜变化同步，即植物的生物钟用红光和远红光进行光间断实验，发现它们的作用能够相互抵消，最终对植物的影响取决于最后一次照射,植物对植食动物和病菌的防御,一、植物防御植食性动物1、物理方法长刺2、化学方法合成有毒化学物质合成恶臭的化学物质合成引诱植食动物天敌的化学物质,二、植物对病原微生物的防御植物的病原微生物包括：病毒、细菌和真菌1、阻止或避免伤害表皮屏障受侵害的细胞释放杀死微生物的分子，并向临近细胞传递化学信号进行类似防御受侵害的细胞壁会变得更坚固，延缓病原微生物的传布,2、对抗入侵的病原体特殊结构：植物有许多抗性基因（