第19章.植物的调控系统

第3篇植物的形态与功能共分为3章,17植物的结构、生殖和发育18植物的营养19植物的调控系统,第19章植物的调控系统,第一节植物激素第二节植物的生长响应和生物节律第三节植物对植食动物和病菌的防御,19.1.1向光性的研究导致植物激素的发现,向光性现象植物的枝叶向着光生长。向光性是植物的一种适应特征，它使植物能获得最大量的光，有效进行光合作用。玉米幼苗的向光性生长,向光性研究的历史,1880Darwin1913P.Boysen-Jensen1919A.Pal1926F.W.Went20世纪30年代鉴定生长素的化学结构，吲哚乙酸（IAA）,19.1.219.1.4目前已发现的5种植物激素及其在农业上的用途,“促进”作用生长素细胞分裂素赤霉素,“抑制”作用：脱落酸乙烯,生长素（IAA）,主要产生部位：茎尖分生组织主要生理效应：促进生长“双重作用”低浓度促进生长，高浓度则抑制生长。不同器官对生长素的敏感性不同,细胞分裂素（Cytokinin）,存在部位：根，胚，果实主要生理效应促进细胞分裂促进芽的分化CTK/IAA比值高，愈伤组织形成芽；CTK/IAA比值低，愈伤组织形成根；二者浓度相等，愈伤组织保持生长而不分化促进侧芽发育，消除顶端优势延缓叶片衰老促进细胞扩大打破种子休眠,赤霉素（Gibberellin）,生理效应促进茎的伸长生长诱导开花促进单性结实打破休眠,Figure8-15-2,脱落酸（ABA）,生理效应促进休眠促进气孔关闭促进脱落抑制生长,ABA促进气孔的关闭A.培养在缓冲液中的蚕豆表皮B.缓冲液中加入ABA后几分钟内气孔就关闭,乙烯（ethylene）,乙烯（CH2=CH2），是各种植物激素中分子结构最简单的一种。生理效应催熟是乙烯最主要和最显著的效应“三重反应”（tripleresponse）抑制茎的伸长生长促进茎或根的横向增粗使茎失去负向重力性，发生横向生长,A-C.不同乙烯浓度下黄化豌豆幼苗生长的状态；D.用10lL-1乙烯处理4小时后蕃茄苗的形态，由于叶柄上侧的细胞伸长大于下侧，使叶片下垂,19.2.1向性改变植物生长的方向,膨胀运动：快速，明显，灵敏。如：含羞草向光性玉米幼根的正向重性向性运动向重力性：拟南芥幼茎的负向重性向触性：牵牛触须,19.2.2植物有生物钟,近似昼夜节律如：叶子昼张夜闭（菜豆和酢浆草叶片的生物钟运动）气孔昼开夜合特点：*近似昼夜节律不能立即与外界变化同步植物的睡眠运动，即使在连续光照或黑暗下也照常发生（暗中天鹅绒叶片的生物钟运动）*很少受温度影响光周期：植物对一年之中昼夜长短变化的感知自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期植物对昼夜长度发生反应的现象称为光周期现象,开花与光周期,短日植物：指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数，才能成花的植物。如菊花长日植物：指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数，才能成花的植物。如冬小麦光间断实验证明夜长才是控制植物开花的关键p224图19.5,19.2.3植物光敏素与生物钟有关,现象红光R：660nm远红光FR：730nm短日植物必须在长于一定时间的黑暗下才会开花，以R和FR反复照射处于黑暗中的短日植物，无论R和FR以什么样的顺序出现，决定短日植物是否开花的是最后一次的照射最后一次用R照射的都不开花最后一次用FR照射的都开花光敏素植物测量日夜长短的尺,光敏色素是一种蛋白质，有Pr和Pfr两种形式，Pr吸收红光R转变为Pfr，Pfr吸收远红光Fr后转变成Pr,光敏素PrPfr转变植物的生物钟,白天红光R远红光FR光敏素以Pfr形式存在夜间红光R远红光FR光敏素由Pfr转变为Pr光敏素帮助植物建立生物钟植物能感知光敏素两种形式的转变，获得它们处于白天或黑夜的信号，建立生物钟。植物体内的光敏素为Pfr时对植物意味着“天亮了”，而Pr形式的光敏素则带植物进入夜晚。,拨动,植物对植食动物和病菌的防御,生物胁迫：植食动物病原微生物：病毒、细菌、真菌,右图：100多种不同的致病微生物袭击西红柿类植物。,植物防御动物的方法,物理方法：长刺化学方法：合成有恶臭或有毒的化学物质，使动物敬而远之或食用后死去特殊方法：引诱另一种动物来帮助防御植食动物,植物防御病原微生物的方法,阻止或避免侵害第一道防线：表皮第二道防线：受侵害细胞释放杀死微生物的分子和防御信号分子对抗入侵病原体植物可能具有某种化学防御系统，使得植物对某些病原体有抗性，即病原体入侵植物体并在其中生存，但植物仍能存活。,植物对抗入侵病原体的可能机制,植物有抗性基因R病原体有无毒性基因Avr一方面，R蛋白与Avr蛋白结合，引起一系列信号转导，促进局部的响应，产生坏死斑块，并将病原体封闭起来，植物体仍可存活。另一方面，全身获得性抗性的获得：在这一系列信号转导途径中，可能产生一些激素，传至植物全身，引起进一步的信号转导，产生更多有防御作用的化学物质。这是一种没有专一性的防御响应，能使植物在相当长时期内对多种病原体都有抗性。,第19章复习题,试析生长素对植物生长的双重作用。植物