植物生理学：第八章 植物生长物质

1、第八章 植物生长物质 plant growth substances,1926，黑泽英一，水稻恶苗病 1938，薮田等，水稻赤霉菌赤霉素结晶 1959，确定化学结构,1. 赤霉素的发现,第二节 赤霉素类,赤霉素的结构和种类,赤霉素烷,现已知有136种天然赤霉素。 根据碳原子总数不同，分为 C19和C20两类赤霉素，C19生理活性高于C20 自由赤霉素(有活性)和结合赤霉素(无活性),二、赤霉素的分布和运输,(1) 分布 1-1000ng/g 鲜重,(2) 运输,无极性, 根尖向上, 新叶向下,三、赤霉素的生物合成与代谢,合成位置：根，发育着的果实或种子，伸长的茎,几乎所有的器官和组织中均含有赤

2、霉素; 在生殖器官和生长旺盛的区域赤霉素含量高，活性也高; 休眠器官GA含量极少，活性也低; 植物所含GA的种类随植物种类和器官而异 ;,GAs的生物合成途径,四、赤霉素的生理作用与应用 1.促进茎的伸长 在GAs的作用下，茎伸长的生长速度加快， 但节间数目不变,GA3诱导甘蓝茎的伸长 ，诱导产生超长茎,对照,施用5g GA3后第7天,GA3对矮化豌豆幼苗茎伸长的作用,大麦籽粒水解酶的合成与GAs的关系,2.赤霉素诱导水解酶的合成,Gibberellin effects on enzyme synthesis and mRNA synthesis in barley aleurone laye

3、rs (糊粉层),GA3增强了-淀粉酶的mRNA转录,3.促进抽薹和开花 赤霉素能代替某些植物对低温和长日照的需要，诱导其抽薹和开花,GA处理对需冷胡萝卜变种的作用,4.打破休眠 5.促进座果 6.诱导单性结实 7.促进葫芦科植物多开雄花,马铃薯发芽时，会产生龙葵碱的毒素，它是一种生物碱，有溶血和刺激黏膜的作用。如果吃了发芽的土豆，会出现恶心、呕吐、头晕和腹泻等中毒症状，严重时还会造成心脏和呼吸器官的麻痹，使人死亡。,汤普森右手的那串未经处理， 左手拿的那串是在果实发育阶段喷洒了GA3 .,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、水稻三系制种等 （对根伸长无作用）

4、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,第三节 细胞分裂素类 （cytokinin CTK）,一、细胞分裂素种类及其化学结构 细胞分裂素的化学结构为腺嘌呤的衍生物，可分为天然和人工合成两大类 植物体内的天然细胞分裂素有玉米素 (zeatin)、玉米素核苷 (zeatin riboside)、二氢玉米素( dihydrozeatin )、异戊烯基腺嘌呤(iP)等,第三节 细胞分裂素类 （cytokinin CTK）,(1) 游离的细胞分裂素,腺嘌呤,激动素（KT） DNA高压灭菌时产生,6-苄基腺嘌呤，6-BA,人工合成的细胞分裂素,氮-苯基-氮-噻唑

5、基脲,二、CTK的分布与运输 CTK广泛存在于高等植物中，其含量为11000 ng/g 根尖是合成的主要场所，根尖, 茎尖, 未成熟种子, 萌发的种子, 生长的果实也可合成 运输形式主要是玉米素和玉米素核苷,三、细胞分裂素类的生物合成和代谢,CTK的降解 植物组织中细胞分裂素的氧化分解取决于细胞分裂素氧化酶。该酶以分子氧为氧化剂,三 CTK的生理作用和应用 1.促进细胞分裂与扩大 CTK的主要生理功能是促进细胞分裂。细胞分裂包括细胞核的分裂与胞质的分裂。CTK主要调节细胞质的分裂。CTK还能诱导细胞体积加大;,叶面涂施CTK (100mgL-1),对照,CTK对萝卜子叶膨大的作用,用带有产生C

6、TK类物质的菌的针，把番茄茎刺伤后，产生恶性肿瘤,2.诱导芽的分化与发育 CTK 能诱导愈伤组织分化出芽，促进维管束发育，IAA /CTK 对愈伤组织的根或芽的分化起调控作用。 CTK/IAA 高时，愈伤组织分化芽；CTK/IAA低时，分化根； CTK/IAA比例适中维持愈伤组织不分化,3.解除顶端优势，促进侧芽生长,4.延缓叶片衰老 CTK阻止核酸酶、蛋白酶等水解酶类的形成； 吸引营养物质向CTK所在的部位运输,农杆菌介导的植物转基因,照明气,第四节 乙烯（ethylene, Eth） 一、乙烯的分布、生物合成和代谢,乙烯广泛地存在于植物的各种器官和组织中，含量通常在0.0110nl/gh。

7、以正在成熟的果实中含量最高,1.乙烯的分布,2. 乙烯的生物合成过程,3.乙烯生物合成的调控 1)ACC合酶,ACC合酶是乙烯合成的一个关键酶。 IAA、CTK可促进ACC合成酶的合成； 逆境条件可诱导或活化ACC合成酶； AVG和AOA是ACC合成酶的竞争性抑制剂,乙烯的自我催化作用 乙烯的自我抑制作用 逆境条件可诱导乙烯的合成，称为逆境乙烯； 机械伤害也可诱导乙烯的产生，称为伤乙烯,2）ACC氧化酶对乙烯合成的调节,3） ACC丙二酰基转移酶,(4) 乙烯作用的抑制,乙烯+ 金属 (可能是铜) 蛋白质-激活,Ag+ Fe-EDTA CO2,对乙烯的抑制作用,乙烯的生理作用和应用乙烯利在生产

8、上的应用,乙烯利,4.3 乙烯的生理作用和应用,小果咖啡,1.乙烯与营养生长 三重反应: 乙烯对茎伸长的抑制作用，促进茎的加粗和横向生长，称为乙烯的“三重反应”,用10lL-1乙烯处理4h后番茄苗的形态,偏上性反应:乙烯使叶柄上方比下方生长快，叶柄向下弯曲,香蕉果实成熟时乙烯释放,2.促进果实成熟,2.促进成熟,转ACC氧化酶反义基因的番茄（只有5的正常乙烯含量）,CK,乙烯促进番茄果实成熟,3.促进器官脱落,Ag(S2O3)23-对康乃馨的处理效果,乙烯作用的抑制,4.促进某些植物的次生物质排泌 5.促进某些植物的开花与雌花分化,第五节 脱落酸（abscisic acid ABA）,脱落酸的

9、化学结构、分布与运输 ABA是以异戊二烯为基本结构单位构成的倍半萜类，含有15个C原子；难溶于水和石油醚，易溶于甲醇、乙醇和丙酮中,ABA的生物合成和代谢 ABA可在任何器官中合成，主要合成的场所是根尖和萎蔫的叶片。细胞内合成ABA的主要场所是质体。如，叶绿体 ABA在植物体内合成的前体物质是甲瓦龙酸，可通过两条途径合成ABA,叶肉细胞中ABA的分布,(1) 脱落酸的生物合成,（全反式堇菜黄素）,（黄质醛）,2.ABA生物降解,6.5.3 脱落酸的生理作用 1. 促进气孔关闭,诱导气孔关闭机理 ABA对气孔运动有明显的调节作用。ABA能抑制保卫细胞质膜中的 K+- H+离子泵，使H+不能泵到膜外侧，K+不能进入细胞内，引起液泡水势升高，水分流出保卫细胞，抑制气孔张开,2. 促进休眠 ABA能促进芽和种子的休眠、抑制其萌发,廉江高桥红树林,3. 促进器官脱落 ABA通过增加乙烯的生成，间接促进叶片、果实等器官脱