植物生长调节剂讲座(戈)课件.ppt
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- 植物 生长 调节剂 讲座 课件
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1、六大植物激素 生长素类(IAA); 赤霉素类(GA); 玉米素类(CTK); 脱落酸(ABA); 乙烯(ETH); 油菜素类(Br);其他调节剂三十烷醇; 多胺类; 茉莉酸类; 水杨酸; 酚类; 肉桂酸族;促发芽促生根促生长促开花促成熟促排胶防倒伏控制株型抑制呼吸抑制蒸腾保花保果促脱叶增强抗性化学杀雄抑制发芽打破顶端优势促干燥疏花疏果保鲜改善品质调节性别促生根(IAA、2,4-D、-萘乙酸、萘乙酰胺、吲哚丁酸)促种子发芽(GA、CTK、三十烷醇) 促生长 (IAA、GA、CTK)诱导花芽分化(CTK)保花保果(IAA、GA)调性别(乙烯利、GA)抑徒长(多效唑、助壮素、比久、三碘苯甲酸) 增抗
2、逆(环烷酸钠、GA、乙烯利、矮壮素)促早熟(乙烯利、CTK)保鲜(CTK、比久、矮壮素、2,4-D)叶面吸收 气孔、角质层 细胞壁 原生质膜茎部吸收 茎表 维管组织 靶标部位根部吸收 土壤胶粒、淋失、微生物分解 生长素天然化合物: 生长素(IAA); 苯乙酸(PAA); 4-氯吲哚乙酸(4- Cl-IAA); 吲哚丁酸(IBA)合成生长素: 2,4-二氯苯氧乙酸 (2,4-D); 萘乙酸(NAA)生长物质(A)和抗生长素类物质(B)分布:各器官都有分布,集中于生长旺盛部 位,衰老器官含量少。运输:运输具极性,只能从上向下运输,不 能反向运输。与重力无关。合成:色氨酸侧链经转氨、脱羧、氧化等生
3、成茎端分生组织、禾本科芽鞘尖端、 胚(果实IAA来源)、扩展的叶等是IAA主 要合成部位。1 1、束缚型和游离型束缚型和游离型IAAIAA +糖、aa 游离型IAA 束缚型IAA 有活性 无活性(运输无极性) 束缚型IAA作用:解毒、抗氧化、调节游离IAA含量。2 2、IAAIAA的降解的降解 IAA氧化酶氧化降解、光氧化降解(蓝光作用最强)促进生长:促进切段和胚芽鞘伸长生长(促进细胞伸长) 1.低浓度促生长,高浓度抑生长。 2.敏感性:根芽茎 3.离体效应明显,整株不明显。促进不定根:剌激切口细胞分裂,分化,诱导根原基形成, 促进插条不定根形成;调运养分:强吸收,调运养分效应(使子房及周围组
4、织膨 大,获得无籽果实)其它:促进开花、引起顶端优势、诱导雌花分化(不如乙烯) 促进层细胞向木质细胞分化、光合产物运输、叶片 气孔开放。保花、叶片扩大、老化、块根形成。存在于质膜上能促进细胞壁松驰,是酸生长理论的基础存在于细胞质(或细胞核)中 它能促进核酸和蛋白质合成,是基因活化学说的基础。 赤霉素GA都是以赤霉烷为骨架,已发现一百多种。据C不同,可分为20C-GA(如15、17、19、24、25)和19C-GA(如1、3、4、9、20)19C活性高于20C商品GA通过培养不 同的赤霉菌的无性 世代而获得,产品 有赤霉酸GA3及GA4 和GA7的混合物。合成种子植物中GA合成的前体甲羟戊酸,根
5、据参与酶的种类和在细胞中的合成部位-顶端幼嫩部分(根尖、茎尖);生长中的种子、果实。运输GA在运输无极性,可在木质部向上,韧皮部向下双向运输转化游离型GA 束缚型GA(GA-葡萄糖酯、GA-葡萄糖苷) 贮藏和运输形式促进生长:不促进节数,促进茎伸长,整株生长。 对离体茎切段无效。高浓度仍促进。诱导开花:未经春化的需寒植物用GA诱导开花。长 日植物诱导开花,对短日植物无效。打破休眠,促萌发:需光、需低温萌发种子GA可诱 导-淀粉酶、蛋白酶和其它水解酶合促进雄花分化:雌雄同株处理雄花增加;雌雄异株 的雌株处理开雄花。与IAA和ETH相反。其它:加强IAA对养分动员,促进坐果、单性结实、 延缓叶片衰
6、老。促进细胞分裂。对不定根抑 制 (与生长素不同)大麦水解酶的合成与GA的关系糊粉层细胞是GA作用的靶细胞。糊粉层的GBP与GA1结合需Ca2+参与。束缚型GA水解释出游离GA,通过胚乳扩散到糊粉层,并诱导糊粉层细胞合成-淀粉酶,酶扩散到胚乳中催化淀粉水解为糖供胚生长需要。细胞分裂素CTK均为腺嘌呤的衍生物目前已鉴定出30多种细胞分裂素。常见细胞分裂素的结构式合成:根尖合成,前体为异戊烯基焦磷(iPP)和AM。游离 型CTK来源tRNA的降解分布:茎尖、根尖、未成熟种子、萌发种子和生长中果 实,高等植物中CTK大多是玉米素或玉米素核苷运输:木质部向上无极性。形式为玉米素、玉米素核苷分解:CTK
7、氧化酶作用下,玉米素、玉米素核苷和异戊烯 基腺嘌呤,可转为腺嘌呤衍生物。钝化:CTK氧化酶对CTK起钝化作用,转为糖基化、乙酰基化的 稳定结合形式,有利储存或CTK过多产生毒害。游离态CTK:玉米素、玉米素核苷、二氢玉米素、异戊烯基腺嘌呤(iP)异戊烯基腺苷(iPA)甲硫基异戊烯基腺苷、甲硫基玉米素结合态CTK:结合在tRNA上,构成tRNA的组成成分。天然天然CTKCTK 促进细胞分裂促进细胞分裂。IAA只促进核分裂(DNA合成) CTK促进细胞质分裂,CTK需IAA存在才能促进细胞分裂。GA通过缩短细胞周期G1期(DNA合成准备期)和S期(DNA合成期)时间,加速细胞分裂。促进芽分化、侧芽
8、发育(消除顶端优势)CTK/IAA比值高形成芽;CTK/IAA比值低形成根;浓度相等,则愈伤组织保持生长而不分化;CTK促进侧芽发育,解除IAA的顶端优势促进细胞扩大CTK可促进细胞的横向增粗。(双子叶植物菜豆、萝卜叶片涂抹扩大)IAA只促进细胞的纵向伸长,GA对子叶扩大无效应。延缓叶片衰老CTK延缓叶片衰老,不易移动。(离体叶片涂抹CTK,涂抹部位保持鲜绿。CTK还可调动养分向处理部移动累积) 细胞分裂素结合蛋白CTK结合蛋白存在于核糖体上,其与RNA翻译作用有关。线粒体有与CTK高亲和力的结合蛋白。CTK结合蛋白参与叶绿体能量转换调节。CTK对转录和翻译的控制CTK与染色质结合,调节基因活
9、性,促进RNA合成。促进转录作用。CTK促进蛋白质合成,加快翻译速度,形成新的蛋白质。多种CTK是植物tRNA的组成成分。CTK与钙信使关系CTK作用与钙(或钙调素复合体)相关,钙是CTK信息传递系统的一部分,钙与CTK有增效作用。CTK与钙的关系因细胞发育阶段而变化。脱落酸ABA能引起芽休眠、叶子脱落和抑制生长等生理作用。ABA有两种旋光异构体。天然形式为右旋(s)ABA即(+)-ABA。人工合成ABA为外消旋体()-ABA。生理活性大小:(+)-ABA ()-ABA (-)-ABA脱落酸的化学结构将脱落或进入休眠的器官组织,逆境下 ABA迅速增多。运输无极性,游离型形式运输,部分以ABA
10、糖苷形式。合成:根冠和萎蔫的叶片,茎、种子、花和果等 均能合成。合成前体为甲瓦龙酸(MVA)钝化:ABA + 糖或氨基酸 结合态ABA(ABA贮藏 形式)氧化:ABA 8羟基ABA 红花菜豆酸二氢红花 菜豆酸促进休眠(与GA拮抗):使枝条休眠,使种子休眠。气孔关闭:水分胁迫下叶片保卫细胞(K+外渗保卫细胞水势高)ABA是正常条件的18倍,引起气孔关闭,降低蒸腾。抑制生长(与IAA拮抗):抑制生长、萌发,比酚类(毒害,不可逆)高千倍。且ABA抑制效应是可逆的。促进衰老、脱落(与CTK拮抗):促进离层的形成,从而促进器官脱落。增加抗逆:干旱、寒冷、高温、盐渍和水涝等都能使ABA迅速增加,抗逆性增强
11、。外源ABA处理,可提高抗逆性。生理促进作用:低浓度改善了植物对逆境的适应性。抑制离层形成,促进发芽、生根、茎叶生长、果实肥大、开花。ABA + ABA结合蛋白 信号转导(Ca2+-CaM) 膜性质改变 基因表达 (抑制-淀粉酶合成) K+、Cl-外渗 气孔关闭气孔保卫细胞中ABA信号反应的简化模型。乙烯ETH是一种不饱和烃,化学结构:CH2=CH2, 分子量为28ETH常温下是气体,轻于空气。乙烯在极 低浓度(0.010.1lL-1)时就对植物产 生生理效应。未成熟果实中有极少量的乙烯,随着果实 的成熟,产生的乙烯量不断增加。合成:前体为ACC(1-氨基环丙烷-1-羧酸)缺O2、逆境影响ET
12、H合成。Co2+、Ni2+和Ag+抑制ETH生成。分布:在植物所有活细胞中都能合成乙烯。运输:ETH在合成部位起作用。移动是被动过程。其前体ACC是ETH的运输形式。当ACC转变为MACC时,ETC生成量减少。IAA诱导ETH产生是通过诱导ACC(诱导ACC合成酶)产生。AVG和AOA(减少落果、抑制后熟、果和切花保鲜)通过抑制ACC的生成来抑制ETH的形成。改变生长习性:引起茎、叶柄上部生长快于下部(偏上生长)抑制茎伸长、促进茎或根增粗,从而造成茎横生、叶下垂。促进成熟:对果实成熟、棉铃开裂、水稻灌浆与成熟都有显著效果。促进脱落:促进与控制细胞壁降解酶(纤维素酶)合成与释放,迫使叶片、花、果
13、实脱落。促进开花、雌花分化:促进菠萝等开花。促进黄瓜雌花分化,并使雌、雄异花同株的雌花着生节位下降。与IAA相似(IAA诱导产生ETH)与GA相反。其它:诱导插枝不定根形成,促进根生长、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。由于ETH能提高过氧化物酶、纤维素酶、果胶酶和磷酸酯酶等的含量及活性,因此ETH在翻译水平上起作用。ETH的作用机理与IAA的相似,其短期快速效应是对膜透性的影响,而长期效应则是对核酸和蛋白质代谢的调节。分子量为147 000的ETR1蛋白作为ETH受体在ETH信号转导过程的最初步骤上起作用。芸苔素内酯以甾醇为基本结构具有生物活性的产物统称为BR
14、s。BR的基本结构是有一个甾体核,在核的C-17上有一个侧链。植物中已分离到40多种BRs,分别表示为BR1、BR2BRn。BR1:熔点274275,分子式C28H48O6,分子量475.65,化学名称是2、3、22、23-4羟基-24-甲基-B-同型-7-氧-5-胆甾烯-6-酮。天然BR,根据其B环中含氧的功能团的性质,可分为3类,即内酯型、酮型和脱氧型(还原型)。BR在植物中普遍存在,BR1主要出自油菜花粉,但含量极少,生理活性极高。BR2在植物中分布最广。BRs生物活性可用水稻叶片倾斜及菜豆幼苗第二节间生长等生物测定法来鉴定。BR在不同组织中含量不同:花粉和种子11000ngkg-1,枝
15、条1100ngkg-1,果实和叶片110ngkg-1。某些植物虫瘿中BR的含量显著高于正常植物组织。 促进细胞伸长和分裂 10ngL-1BR处理菜豆幼苗第二节间,引起节间显著伸长(增强ATP酶活性,促进质膜分泌H+到细胞壁)弯曲,细胞分裂加快(增强RNA聚合酶活性,促进核酸和蛋白质的合成),节间膨大,开裂。 促进光合作用 BR可促进小麦叶RuBP羧化酶活性,可提高光合速率。BR1处理花生幼苗9d,叶绿素含量高出10%12%,光合速率加快15%。放射性CO2示踪试验表明,BR1对叶片中光合产物向穗部运输有促进作用。提高抗逆性 低温阴雨时,水稻幼苗用10-4mgL-1BR1溶液浸根24h,株高、叶
16、数、叶面积、分蘖数、根数、干重、幼苗成活率都比对照高。BR1也可使茄果类幼苗等抗低温能力增强。BR通过对细胞膜作用,增强植物对干旱、病害、盐害、除草剂、药害等逆境抵抗力。BR主要用于增加农作物产量,减轻环境胁迫,也可用于插枝生根和花卉保鲜。BR促进细胞分裂和伸长茉莉酸类分布:JAs被子植物分布最普遍,裸子植物、藻类、蕨类、 藓类、真菌也有分布,已发现30多种。茉莉酸(JA)和 茉莉酸甲酯(JA-Me)最为重要。JA在茎端、嫩叶、未 成熟果实、根尖等处含量较高,生殖器官特别是果实 比营养器官如叶、茎、芽的含量丰富。合成:前体来自膜脂中亚麻酸,合成既可在细胞质中,也 可在叶绿体中。运输:在韧皮部运
17、输,也可在木质部及细胞间隙运输。抑制生长、萌发:抑制水稻幼苗第二叶鞘长度、莴苣幼苗 下胚轴和根的生长及GA3对伸长的诱导作用;促进生根:JA-Me促进插条生根;促进衰老:JA-Me加快叶绿素降解。抑制花芽分化:JA、JA-Me抑制外植体花芽形成。提高抗性:JA-Me预处理能提高幼苗对低温(5-7,3d)和 高温 (46,24h)抵抗能力。其他:促进水稻开颖,抑制光、IAA诱导的含羞草叶运动, 抑制细胞和根端对ABA吸收。水杨酸运输:SA溶于水,非结合态SA在韧皮部运输。分布:SA在产热植物花序较多,不产热植物 叶片等也含SA。合成:SA的合成来自反式肉桂酸。降解:SA可被“水杨酸葡萄糖转移酶”
18、催化 为“葡萄糖水杨酸”以防止SA含量过 高产生不利影响。生热效应:SA诱导花序局部生热,有利开花,且有利 花序胺类、吲哚类挥发,以吸引昆虫传粉;诱导开花 :SA抑制雌花分化,促进低节位分化雄花;抑制根系:根系合成利于雌花CTK增强抗性:植物染病后侵染部、非感染部SA升高,诱 导病原蛋白,抗病基因活化。抑制顶端生长:促进侧生长,增加分枝;其他:SA 提高硝酸还原酶活性,颉颃ABA对生长的抑 制;SA抑制蒸腾、ETH生成,用于切花保鲜、抗 寒等;多胺类PA是脂肪族含氮碱,包括二胺、三胺、四胺及其它胺类,广泛存在于植物体,具有剌激生长、防止衰老等作用。高等植物二胺:腐胺(Put)和尸胺(Cad)等
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