第七章植物生长物质课件.ppt

1、第六章第六章 植物生长物质植物生长物质植物生长物质植物生长物质 植物激素：植物激素：植物正常代谢的产物，它在植物体某一部位合成，常植物正常代谢的产物，它在植物体某一部位合成，常常从产生部位移到作用部位，在低浓度（常从产生部位移到作用部位，在低浓度（10-6-10-8M）下对植物）下对植物生长发育产生显著调节作用的有机物。生长发育产生显著调节作用的有机物。经典的五大类植物激素：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸经典的五大类植物激素：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯和乙烯植物生长调节剂：植物生长调节剂：人工合成的、与植物激素作用相似的化合物。人工合成的、与植物激素作用相似的化合物。包括生长

2、促进剂、生长抑制剂、生长延缓剂等包括生长促进剂、生长抑制剂、生长延缓剂等植物激素植物激素植物生长调节剂植物生长调节剂第一节 生长素类(auxin)一、生长素的发现和种类一、生长素的发现和种类1.生长素的发现生长素的发现 得出结论：只有幼苗顶端才能接受光刺激，照光下某些得出结论：只有幼苗顶端才能接受光刺激，照光下某些生长信号在尖端产生而传向生长区，引起背光面生长快生长信号在尖端产生而传向生长区，引起背光面生长快于向光面，产生向光弯曲。于向光面，产生向光弯曲。结果发现：如果把胚芽鞘的尖端切下放到纯琼胶块上，结果发现：如果把胚芽鞘的尖端切下放到纯琼胶块上，然后把纯琼胶块放到去顶胚芽鞘一侧，置于暗中胚

3、芽鞘然后把纯琼胶块放到去顶胚芽鞘一侧，置于暗中胚芽鞘就会向琼胶对侧弯曲。把纯琼胶放到去顶胚芽鞘一侧，就会向琼胶对侧弯曲。把纯琼胶放到去顶胚芽鞘一侧，不发生弯曲，这证明促进生长的影响可从鞘尖传到琼胶，不发生弯曲，这证明促进生长的影响可从鞘尖传到琼胶，再传到胚芽鞘。根据这一原理创造了生长素的一种生物再传到胚芽鞘。根据这一原理创造了生长素的一种生物测定法测定法燕麦胚芽鞘测定法。燕麦胚芽鞘测定法。2.生长素结构种类天然：天然：吲哚乙酸吲哚乙酸 吲哚丁酸吲哚丁酸人工合成：人工合成：萘乙酸萘乙酸 2，4-D二、生长素代谢和运输1、生长素的分、生长素的分布：布：各个器官都有各个器官都有分布，但较集分布，但较

4、集中到生长旺盛中到生长旺盛的部位，如茎的部位，如茎尖分生组织等尖分生组织等部位。部位。2.运输运输极性运输极性运输-从形态学上端向形态学下端运输（茎尖、从形态学上端向形态学下端运输（茎尖、根尖）。根尖）。主动运输主动运输非极性运输非极性运输如玉米的幼苗中，主要运输形式是IAA-肌醇，IAA-肌醇通过维管组织移动到生长中的幼苗中，进而由酶促反应释放出游离的IAA3.生长素的代谢生长素的代谢依赖色氨酸的合成不依赖色氨酸的合成运输IAA束缚型生长素生理效应氧化脱羧1）生长素的合成认为生长素是由色氨酸转变而来的，而色氨酸的认为生长素是由色氨酸转变而来的，而色氨酸的合成和锌关系密切，合成和锌关系密切，2

5、）生长素的分解：）生长素的分解：a.酶降解途径和光氧化降解。酶降解途径和光氧化降解。吲哚乙酸氧化酶是一种含铁的血红蛋白，有两个必要的辅基：吲哚乙酸氧化酶是一种含铁的血红蛋白，有两个必要的辅基：Mn2+、一元酚。、一元酚。POD与一种黄素蛋白共同作用也可催化与一种黄素蛋白共同作用也可催化IAA氧化。氧化。扦插过程中不用吲哚乙酸，而用扦插过程中不用吲哚乙酸，而用NAA来促进生根，是因为植来促进生根，是因为植物体内存在着吲哚乙酸氧化酶，会使物体内存在着吲哚乙酸氧化酶，会使IAA分解。分解。光氧化降解：在核黄素催化下可发生光氧化降解。光氧化降解：在核黄素催化下可发生光氧化降解。b.游离型和束缚型生长素

6、的转化游离型和束缚型生长素的转化IAA+糖、糖、aa-束缚型生长素束缚型生长素是储藏、钝化形式。是储藏、钝化形式。三、生长素的生理效应1.促进生长促进生长a.双重作用（浓度双重作用（浓度-效应）效应）b.不同器官对生长素的敏不同器官对生长素的敏感性不同感性不同c.对离体、整体植物效应对离体、整体植物效应的不同的不同2.促进扦插不定根的形成促进扦插不定根的形成3.生长素与库源的关系的调节生长素与库源的关系的调节IAA可促进蔗糖向韧皮部的装载这种促进与活化的可促进蔗糖向韧皮部的装载这种促进与活化的H+-ATPase有关。有关。4.生长素与花和果实的发育生长素与花和果实的发育能够促进黄瓜等瓜类雌花形

7、成，这种效应也是通过诱能够促进黄瓜等瓜类雌花形成，这种效应也是通过诱导导ETH产生形成的。还能诱导少数植物的单性结实。产生形成的。还能诱导少数植物的单性结实。另外还能起到保花保果的作用另外还能起到保花保果的作用5.生长素类与顶端生长素类与顶端优势优势腋芽生长所需要的腋芽生长所需要的最适最适IAA浓度远低浓度远低于茎伸长所需浓度，于茎伸长所需浓度，产生于顶芽并流向产生于顶芽并流向植株基部的植株基部的IAA流流虽然维持茎的伸长虽然维持茎的伸长生长，却足以抑制生长，却足以抑制腋芽的发育。腋芽的发育。6.生长素与维管系统的分化生长素与维管系统的分化 低浓度的低浓度的IAA促进韧皮部的分化；高浓度的促进

8、韧皮部的分化；高浓度的IAA促进促进木质部分化。木质部分化。维管直径的大小由茎叶至根逐渐增大，但维维管直径的大小由茎叶至根逐渐增大，但维管组成分子的密度自上而下逐渐减小。这主要是由于管组成分子的密度自上而下逐渐减小。这主要是由于IAA的极性运输所形成的浓度梯度差所致的极性运输所形成的浓度梯度差所致7.生长素类与植物的向性生长素类与植物的向性 向光性；根向重力性（受向光性；根向重力性（受IAA和钙的双重控制，和钙的双重控制，Ca2+能影响能影响IAA的运输和分布）的运输和分布）q原生质膜上存在质子泵，可被生长素活化原生质膜上存在质子泵，可被生长素活化q活化的质子泵将质子泵到膜外，使膜外活化的质子

9、泵将质子泵到膜外，使膜外PH下降下降q细胞壁松弛细胞壁松弛q细胞水势下降而吸水，体积增大而发生不可逆的增长细胞水势下降而吸水，体积增大而发生不可逆的增长1.酸生长理论2.活化基因学说活化基因学说生长素与质膜上或细胞质中的受体结合后，会诱发形成生长素与质膜上或细胞质中的受体结合后，会诱发形成IP3，IP3打打开细胞器中的开细胞器中的Ca2+，增加细胞溶质中的，增加细胞溶质中的Ca2+水平，水平，Ca2+进入液泡，进入液泡，置换出置换出H+，刺激质膜，刺激质膜ATP酶活性，使蛋白质磷酸化，于是活化的蛋酶活性，使蛋白质磷酸化，于是活化的蛋白质因子与生长素结合，形成蛋白质白质因子与生长素结合，形成蛋白

10、质-生长素复合物，再移到细胞生长素复合物，再移到细胞核，合成特殊核，合成特殊mRNA最后在核糖体上形成蛋白质最后在核糖体上形成蛋白质第二节 赤霉素类(gibberellins)赤霉素是从水稻恶苗病的研究中发现的，赤霉素是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，患恶苗病的水稻植株之所以发生徒长，是由于病菌分泌出来的物质引起的。这是由于病菌分泌出来的物质引起的。这种病菌叫做赤霉菌，赤霉素也由此得名。种病菌叫做赤霉菌，赤霉素也由此得名。一、赤霉素的结构 赤霉素是一种双萜，由赤霉素是一种双萜，由4个异戊二烯单位组个异戊二烯单位组成。其基本结构是赤霉素烷，有四个环。赤霉成。其基本结

11、构是赤霉素烷，有四个环。赤霉素上的第素上的第7个碳原子上的羧基是个碳原子上的羧基是Gas所共有的，所共有的，同时也是产生活性所必需的。同时也是产生活性所必需的。二、赤霉素的生物合成及运输二、赤霉素的生物合成及运输1.生物合成生物合成部位：生长中的种子和果实、幼茎顶端和根部。部位：生长中的种子和果实、幼茎顶端和根部。2.运输：没有极性，双向运输，木质运输：没有极性，双向运输，木质部或韧皮部部或韧皮部3.贮藏、运输：贮藏、运输：GA +糖糖 GA-葡萄糖酯葡萄糖酯（自由型）（自由型）（束缚型束缚型GA）水解（种子萌发）水解（种子萌发）合成（种子成熟）合成（种子成熟）三、赤霉素的生理作用及应用1.赤

12、霉素类与节间生长赤霉素类与节间生长GA促进完整植物的伸长促进完整植物的伸长生长。表现在已有节间生长。表现在已有节间伸长，而不是促进节数伸长，而不是促进节数目的增加目的增加。注意：与生长素的区别注意：与生长素的区别促进全株长高，尤其是能使矮生突变型或生理矮生植株的促进全株长高，尤其是能使矮生突变型或生理矮生植株的茎伸长。茎伸长。在叶茎类作物如芹菜、莴苣、韭菜、牧草、茶、苎麻的生在叶茎类作物如芹菜、莴苣、韭菜、牧草、茶、苎麻的生产上，可以使用产上，可以使用GA促进生长。促进生长。机理：机理：a/.GA促进促进IAA合成水平的提高（合成增加，氧化减少，合成水平的提高（合成增加，氧化减少，束缚水解）。

13、束缚水解）。b/.增加胞壁可塑性。增加胞壁可塑性。2.赤霉素类与种子赤霉素类与种子萌发萌发籽粒在萌发时，贮藏籽粒在萌发时，贮藏在胚中束缚型的在胚中束缚型的GA水水解释放出游离的解释放出游离的GA，扩散到糊粉层，扩散到糊粉层，诱导诱导糊粉层细胞合成糊粉层细胞合成a-淀粉淀粉酶，酶，水解贮藏物质。水解贮藏物质。用于啤酒的用于啤酒的糖化糖化过程。过程。3.赤霉素类与开花结果赤霉素类与开花结果GA代替代替开花所需开花所需的低温、的低温、长日照长日照4.其他生理效应其他生理效应促进雄花的分化促进雄花的分化-与与IAA、ETH相相反反促进坐果、单性结实促进坐果、单性结实-加强加强IAA的效应的效应第三节第

14、三节 细胞分裂素细胞分裂素(cytokinin)细胞分裂素是一类促进细胞分裂的植物激细胞分裂素是一类促进细胞分裂的植物激素，此类物质最早发现的是激动素（素，此类物质最早发现的是激动素（KT）-6-呋喃氨基嘌呤。呋喃氨基嘌呤。1955年年F.Skoog等培养烟草髓部组织时，等培养烟草髓部组织时，加入放置很久的鲱鱼精子加入放置很久的鲱鱼精子DNA、高压灭菌过、高压灭菌过DNA促进髓部细胞分裂。促进髓部细胞分裂。一、细胞分裂素的种类细胞分裂素的种类天然的天然的CTK：游离态游离态-玉米素、玉米素核苷玉米素、玉米素核苷 二氢玉米素、二氢玉米素、异戊烯基腺嘌呤异戊烯基腺嘌呤结合态结合态-异戊烯基腺苷（异

15、戊烯基腺苷（iPA）+tRNA人工合成的人工合成的CTK：激动素（激动素（KT）6-苄基腺嘌呤（苄基腺嘌呤（6-BA）玉米素玉米素 二、细胞分裂素的合成与运输二、细胞分裂素的合成与运输一）细胞分裂素的合成一）细胞分裂素的合成 天然细胞分裂素在高等植物中普遍存在，天然细胞分裂素在高等植物中普遍存在，特别是进行着特别是进行着细胞分裂的器官细胞分裂的器官。一般认。一般认为，细胞分裂素是在为，细胞分裂素是在根尖根尖形成，经木质形成，经木质部运送到地上部分的。部运送到地上部分的。二）细胞分裂素的结合物、氧化和运输二）细胞分裂素的结合物、氧化和运输1.CTK的结合物的结合物可与葡萄糖、氨基酸和核苷形成结合

16、物。与前二可与葡萄糖、氨基酸和核苷形成结合物。与前二者结合无活性，与后者结合具有活性。者结合无活性，与后者结合具有活性。2.CTK的氧化的氧化CTKs降解的主要方式是通过细胞分裂素氧化酶的降解的主要方式是通过细胞分裂素氧化酶的氧化作用。氧化作用。3.CTK的运输的运输非极性运输。根尖合成的非极性运输。根尖合成的CTK沿木质部向上运输沿木质部向上运输三、细胞分裂素生理作用三、细胞分裂素生理作用1.促进细胞分裂和扩促进细胞分裂和扩大大 CTK促进细胞分裂促进细胞分裂只有在生长素存在的只有在生长素存在的前提下才能表现出来。前提下才能表现出来。CTK促进细胞横向促进细胞横向伸长，伸长，IAA促进细胞促

17、进细胞纵向伸长。纵向伸长。2.CTK与细胞的分裂和形态建成与细胞的分裂和形态建成芽分化芽分化愈伤组织形成愈伤组织形成根分化根分化3.CTK与衰老与衰老 维持蛋白质水平的稳定及阻止叶绿体的降解。维持蛋白质水平的稳定及阻止叶绿体的降解。CTKCTK延缓衰老延缓衰老的原的原因可能在于其诱导营养物质向因可能在于其诱导营养物质向CTKCTK浓度高的部位运输浓度高的部位运输4.解除顶端优势解除顶端优势5.打破种子休眠打破种子休眠-代替低温和红光代替低温和红光第四节第四节 脱落酸脱落酸(abscisci acid)以上三节中主要讲的是促进植物生长和以上三节中主要讲的是促进植物生长和发育的植物激素，植物在生长

18、周期中，如果发育的植物激素，植物在生长周期中，如果生活条件不适宜时，就会使叶片脱落，停止生活条件不适宜时，就会使叶片脱落，停止生长，进入休眠。在这些过程中，植物体内生长，进入休眠。在这些过程中，植物体内就产生一类抑制生长发育的植物激素。就产生一类抑制生长发育的植物激素。一、一、ABA的结构、分布及生物合成的结构、分布及生物合成以异戊二烯组成的以异戊二烯组成的15个碳的倍半萜个碳的倍半萜 ABA广泛分布在高等植物体内广泛分布在高等植物体内，在将要脱在将要脱落的或进入休眠的器官和组织中落的或进入休眠的器官和组织中，以及在逆以及在逆境条件下境条件下，含量会更高一些含量会更高一些。二、脱落酸的代谢和运

19、输二、脱落酸的代谢和运输一）生物合成一）生物合成合 成 G A长 日 条 件合 成 A B A短 日 条 件甲 瓦 龙 酸二）脱落酸的降解和运输二）脱落酸的降解和运输1.降解降解氧化酶作用下降解氧化酶作用下降解2.运输运输主要以游离形式进行非极性运输主要以游离形式进行非极性运输三、脱落酸的生理作用三、脱落酸的生理作用1.脱落酸与种子的成熟脱落酸与种子的成熟ABA能抑制胚在成熟前的早萌即穗上发芽。能抑制胚在成熟前的早萌即穗上发芽。ABA可以诱导成熟期种子的程序化脱水与营可以诱导成熟期种子的程序化脱水与营养物质的积累。养物质的积累。2.脱落酸与脱落酸与气孔关闭气孔关闭在缺水条件下，叶片中在缺水条件

20、下，叶片中ABA含量大大增加，含量大大增加，ABA作用于保卫细胞，使保卫细胞作用于保卫细胞，使保卫细胞K+外渗，水势增高，外渗，水势增高，失水关闭。失水关闭。3.脱落酸与植物抗逆性脱落酸与植物抗逆性 一般来说，脱落酸在逆境条件下迅一般来说，脱落酸在逆境条件下迅速合成，使植物的生理发生变化，以适速合成，使植物的生理发生变化，以适应环境。所以应环境。所以ABA被称为应激激素或胁被称为应激激素或胁迫激素（迫激素（stress hormone）。）。4.其它生理作用其它生理作用1）适宜浓度的）适宜浓度的ABA能够促进多种植物胚状体的正常能够促进多种植物胚状体的正常化、同步化以及提高成株率。化、同步化以

21、及提高成株率。2）促进器官脱落）促进器官脱落生长素和细胞分裂素对脱落酸的促进脱落有抑制作用生长素和细胞分裂素对脱落酸的促进脱落有抑制作用第五节 乙烯（ethylene）乙烯（乙烯（CH2=CH2）气体可以由植物合成并）气体可以由植物合成并排出体外，它主要是一种促进器官成熟的物质。排出体外，它主要是一种促进器官成熟的物质。乙烯被公认为一种植物激素。乙烯被公认为一种植物激素。一、乙烯的生物合成及运输一、乙烯的生物合成及运输一）合成一）合成伤伤害害乙乙烯烯二）乙烯的降解和运输二）乙烯的降解和运输1.降解降解ETH可氧化降解为可氧化降解为CO2，或者氧丙烷和，或者氧丙烷和1,2-亚乙基亚乙基二醇二醇2

22、.运输运输ETH从合成部位通过从合成部位通过扩散扩散作用运向其它部位，此作用运向其它部位，此外外ACC可溶与水溶液，也可能是可溶与水溶液，也可能是ETH的一种远距的一种远距离的运输方式离的运输方式二、乙烯的生理效应及应用乙烯的生理效应及应用1.乙烯与营养生长乙烯与营养生长 乙烯对生长的乙烯对生长的“三重反应三重反应”：抑制伸长生长：抑制伸长生长（矮化），促进茎或根横向加粗（幼苗的上胚轴（矮化），促进茎或根横向加粗（幼苗的上胚轴膨大），茎的负向重力性生长消失（偏上生长）。膨大），茎的负向重力性生长消失（偏上生长）。2.乙烯与生殖生长乙烯与生殖生长促进开花和雌花的分化。促进开花和雌花的分化。在生殖

23、生长过程中，能促进果实的成熟。主要是在生殖生长过程中，能促进果实的成熟。主要是由于增加质膜透性，引起呼吸跃变，引起果肉有由于增加质膜透性，引起呼吸跃变，引起果肉有机物的强烈转化。因此乙烯也称为催熟激素。机物的强烈转化。因此乙烯也称为催熟激素。3.乙烯与器官的脱落乙烯与器官的脱落 乙烯促进纤维素酶及其它水解酶的乙烯促进纤维素酶及其它水解酶的合成合成4.促进次生物质的分泌促进次生物质的分泌 乙烯能增加橡胶树、漆树、松树和乙烯能增加橡胶树、漆树、松树和印度紫檀等重要木本经济植物次生物质印度紫檀等重要木本经济植物次生物质的产量。的产量。乙烯利（乙烯利（“液体乙烯液体乙烯”）水溶性的强酸，水溶性的强酸，PH 4时可以分解放出乙烯时可以分解放出乙烯第六节第六节 其它植物生长物质其它植物生长物质一、油菜素甾体类（一、油菜素甾体类（BR）1.促进细胞的伸长和分裂，2.促进光合作用，3.提高抗逆性二、茉莉酸类（二、茉莉酸类（JAS）1.抑制生长和萌发，2.促进生根，3.促进衰老，4.抑制花芽分化，5.提高抗性三、水杨酸（三、水杨酸（SA）1.生热效应，2.诱导开花，3.提高抗性四、多胺类（四、多胺类（PA）1.促进生长，2.延缓衰老，3.提高抗性