乙烯的生理功能及其调控

1、第四章 乙烯的生理功能及其调控第一节 乙烯的特性及其生理功能一、乙烯的特性乙烯是不饱和的碳氢化合物，化学结构简单，CH二CH常温下是气 体，略有甜味，无毒，比重为 0.9674 ，每升乙烯重 1.25g ，几乎所有 的高等植物的器官，组织和细胞都具有产生乙烯的能力。在实验室内可以用乙醇和硫酸同时加热制得或用接触法以乙醇蒸气通过加热至400C的氧化铝制得。二、乙烯的生理功能1、改变生长习性 乙烯所特有的“三重反应”矮化、增粗、叶柄偏向性生长效应： 抑制茎的伸长生长，促进茎或根的横向增粗及茎的横向生长。2、促进成熟及呼吸作用 催熟是乙烯最主要的和最显著的效应，陈乙烯为催熟激素。3、促进脱落 乙烯是

2、控制叶片脱落的主要激素， 因为乙烯能促进细胞壁降解酶 纤维素酶的合成， 促进细胞衰老和细胞壁的分解， 引起离区近茎侧细 胞膨胀，迫使叶片、花、果实机械脱落。4、促进开花和雌花分化。5、乙烯的其他效应诱导扦插枝不定根的形成， 促进根的生长分化， 打破种子和芽的 休眠，诱导次生物质（如橡胶树的乳胶）的分泌等。三、乙烯作用的机理：a乙烯可以改变果实细胞膜透性，有利于氧气进入，提高呼吸强度，促进 成熟。b、乙烯能提高细胞内酶的活性，代谢加快，促进成熟。 c、乙烯对成熟中 需要的蛋白质的合成起调节作用，促进成熟。1、乙烯诱导酶活性：乙烯诱导高等植物各种生理反应。如：乙烯诱发苯丙氨酸解氨酶（PAQ，过氧化

3、物酶、多酚氧化酶、淀粉水解酶、叶绿素分解酶、纤维素酶、磷酸酯酶等的活性。2、乙烯能增加细胞膜和亚细胞膜的透性，加强了底物与相应酶的接 触，使生化反应容易进行，乙烯在类脂中的溶解度比水中大 14 倍， 而生物膜由类脂和蛋白质组成，推测细胞膜可能是乙烯的作用点。3、乙烯在果实内的流动性乙烯是一种高度流动性的物质，植物内乙烯没有专门的运输系统，完全靠扩散作用进行传送。4、乙烯促进RNAI的合成乙烯能在蛋白质合成系统的转录阶段起调节作用。5、乙烯的受体激素分子的活性或有效性与它的受体有关， 激素的受体是一种蛋白质，由称受体蛋白质或束缚蛋白。一般认为乙烯起生理作用之前， 首先要与某种活化的受体分子结合，

4、 形成激素受体复合物， 然后这种 复合物触发各种生化反应，最终转化为不同的生理效应。Eva ns认为乙烯的受体或结合点的组分是一种对热不稳定的蛋白质，位于内质网或质膜上，受CO和Ag+的抑制（C02和Ag+与乙烯竞争结合点），但高水平的乙烯可克服 CQ 和Ag+所引起的抑制。第二节 乙烯的生物合成一、乙烯的生物合成途径和前体物质没有 O2 乙烯不能生成，但生成前体物质二、ACC勺合成蛋氨酸（Met）是前体物质1、ACC合成酶是乙烯合成途径的限速酶，是一种以磷酸吡哆醛为辅基的酶，AVQ氨 基乙氧基乙烯基甘氨酸）、AOA（氨基氧乙酸）强烈的抑制其活性，底 物SAM对其他也有抑制作用，是乙烯的限速步

5、骤。2、ACC的合成调节ACC 的合成酶的合成或活化受植物不同发育阶段，其他激素及环境条件调节（1）解偶联剂（DNP：能对呼吸链产生氧化磷酸化解偶联作用的化 学试剂叫解偶联剂，抑制 ADP形成ATP消耗Q。（2）乙烯自我催化：外源乙烯对内源乙烯的促进作用。外源乙烯对内源乙烯可诱发内源大量生成， 促进呼吸跃变， 加快 成熟。主要是外源乙烯激活了 ACC合成酶和乙烯合成酶（EFE。乙烯 自我催化只出现在成熟、衰老组织中，在呼吸跃变前施用。（3）乙烯自我抑制：外源乙烯对内源乙烯的抑制作用。据研究：外源乙烯对内源乙烯的抑制作用是通过抑制 ACC合成酶的活 性而实现，对乙烯生物合成的其它步骤无影响。如：

6、柑橘、橙皮切片 因机械损伤产生的乙烯受外源乙烯抑制。三、乙烯的生成乙烯的生成即ACC乙烯过程中有一套酶系即（EFE固有的，ACC 乙烯需要氧气的氧化反应，需要膜结构完整性：1、EFE不是乙烯生成的限速步骤，ACC合成才是限速步骤。2、ACO乙烯需要氧气的氧化反应。3、DNF以及自由基清除剂能抑制乙烯生成。4、ACO乙烯反应需膜结构的完整性，EFE可能与膜结合在一起。四、ACC勺结合物ACC 除了能代谢或乙烯以外，还能与丙二酰形成丙二酰基 ACC（MACC：乙烯的自我抑制现象，除了由于乙烯抑制 ACC合成外，还 由于乙烯处理增加ACC丙二酰基转移酶活性，使 MAC（增加，从而降 低游离ACC的水

7、平和乙烯生成时调控乙烯合成的又一环节。 五：乙烯的抑制和拮抗剂1 、抑制剂 乙烯生成的每一步骤都有抑制（1）Met SAM是形成乙烯第一步骤，受 AHA （氨基乙炔酸）抑制。（2）SAM ACC受MV（甲氨基乙烯基甘氨酸） ANG AOA抑制。（3）ACC乙烯受无氧条件下自由基清除剂，解偶联剂 NDP（二硝基 苯酚）抑制。2、拮抗剂：竞争性抑制剂CO、AgSTS（硫代硫酸银）、1-MCP（ 1-甲基环丙烯）和 2, 5-NBD（ 2， 5- 二冰片二烯）拮抗剂竞争受体位点切花上应用较多。高浓度的乙烯克服CO、AgSTS的抑制作用。 拮抗作用：一种物质的作用被另一种物质阻抑现象。第三节 乙烯生物

8、合成的调节一、果实成熟和衰老的调节 未成熟的果实乙烯合成能力很低，内源乙烯含量也很低，随着果 实的成熟，乙烯合成能力及急增，衰老期乙烯合成又下降。二、生长素（IAA）促进乙烯的产生低浓度的生长素对植物生长有明显促进作用 高浓度的生长素对植物生长有明显抑制作用三、乙烯对乙烯生物合成的调节乙烯对乙烯生物合成的作用具有两重性： 即能自我增值 （自我催 化），又能自我抑制。四、胁迫因素导致乙烯的产生胁迫（即逆境） 可促进乙烯的合成， 如：物理因素、 化学因素、 生物因素。在胁迫发生后 10-30 分钟产生乙烯，具有时间效应，增加 了 ACC合成酶活性，提高呼吸速率。物理因素：机械损伤、电离辐射、高温、

9、冷害、干旱、水涝等。 化学因素：金属离子、臭氧及其他污染。生物因素：病菌侵入、昆虫侵袭等。五、光和 CO2 对乙烯合成的调节：1、贮藏条件下高CO会抑制乙烯的产生，作用于 ACO乙烯的转化阶 段，高CO抑制了呼吸和成熟，抑制乙烯，自我催化作用。2、在生长过程中 CO2 会促进乙烯的产生，如：水稻、叶片在光合下 供应CO能促进其乙烯的产生。第四节 控制乙烯在果蔬贮藏运输中的应用果蔬菜后，无论是内源乙烯还是外源乙烯都加速果蔬的成熟衰老和 降低耐贮性。一、控制乙烯在果蔬贮藏运输中的应用方面 1、延长果蔬的贮藏寿命，使产品保持新鲜，控制内源乙烯的合成或 清除，贮藏环境中的乙烯气体。2、为了进行市场销售

10、的需要，应用乙烯或乙烯利对果蔬催熟。 二、调控乙烯的方法：1、控制成熟度或采收期 用于不同目的的果实，采收期应当不同，如鲜果本地上市，一般完熟 期采收，外销或长期贮存的果实， 适时采收，成熟前期，香蕉 70-80%， 完熟度，荔枝 85%完熟度，菠萝 60%成熟度。2、防止机械损伤伤害性乙烯产生直接刺激呼吸作用上升， 使果实中的营养消耗增加 提早衰老缩短贮藏寿命， 并启动自身内源乙烯的自动催化使整箱果实 提早衰老，成熟丧失贮运能力，严重时全部腐烂。3、低温贮藏低温减弱呼吸强度，减少内源乙烯产生。4、乙烯呼吸剂的利用 当贮藏环境中存在较多乙烯气体时， 可用分离的办法把乙烯从空气中 除去，如高锰酸钾溶液具有良好的吸附乙烯效应，用硅藻土、硅石、 硅胶、珍珠岩膨胀作载体。5、乙烯抑制剂的作用（1）乙烯生物合成抑制剂： AVG、AOA、Co2+、Ni 2+ 自由基清除剂、解偶联剂等。AVG AOA抑制ACC合成酶的活性自由基清除剂、解偶联剂CoT、Ni2+抑制EFE的活性（2）乙烯作用抑制剂（拮抗剂）有高浓度CO、AgSTS（