其他天然的植物生长物质.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（plantgrowthsubstances）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（plantgrowthregulators）：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（abscisicacid，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,2)非色氨酸途径从不能合成色氨酸的突变体中证实,（三）结合态IAA,（四）IAA的运输,1、极性运输（仅IAA具有）极性运输（polartransport）：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,IAAPolartransport：胚芽鞘合成的IAA只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输，而不能倒过来运输。地上部-向基运输。,极性运输的特点：0.5-1.5cm/h,薄壁组织运输。需要能量，逆浓度梯度。,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,2.2GA的生物合成,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，)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。,促进细胞分裂和器官建成-插枝生根。早春树木形成层分裂，根原基细胞分裂。,保持顶端优势,（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,打破休眠，促进种子萌发需光种子用100mg/LGA3处理,代替红光、低温促进萌发。机理：诱导种子糊粉层中-淀粉酶的合成。,应用：啤酒生产工业上的糖化。马铃薯休眠芽的萌发,可以用0.5-1.0ppmGA3浸薯块破除体眠，催芽供栽培所用,（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,机理：A、促进核酸、蛋白质合成。B、CTK改变mRNA形成的类型。2)诱导器官分化。烟草愈伤组织，CTK/IAA比值高时,可分化成芽。CTK/IAA低时,则形成根如CTK/IAA比例中等，只分裂，不分化,解除顶端优势,促进侧芽生长。,延缓叶片衰老。,代替低温和红光促进需光种子萌发,四、ABA的生理作用,果实催熟。500-1000ppm乙烯利。2-氯乙基膦酸，ClCH2CH2OP(OH)2，一种有机酸,其纯品为无色针状结晶。易溶于水、乙醇,不溶于石油醚。在溶液pH4时可迅速释放出乙烯,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,ABAETH,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,IAA促进生长机理：A.IAA活化基因，促进RNA和蛋白质的合成-慢反应。,酸生长理论：IAA活化质膜ATP酶，细胞壁酶活化，细胞壁水解，松驰，吸水-快反应。,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（growthinhibitors）：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（growthretardants）,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,Polymine(多胺),促生长，延缓衰老。,2、延缓衰老:保持光合膜完整性，减缓蛋白质丧失和RNase活性