第1页：第七章 植物生长物质
- 第七章 植物生长物质
- §7-1 生长素(auxin, IAA)
- §7-2 赤霉素(gibberellin, GA)
- §7-3 细胞分裂素(cytokinin，CTK)
- §7-4 脱落酸(abscisic acid，ABA)
- §7-5 乙烯(ethylene, ETH)
- §7-6 植物激素间的相互关系
- §7-7 植物生长调节剂
第2页：植物生长物质是一些调节植物生长发育的生理
植物生长物质是一些调节植物生长发育的生理活性物质植物激素(plant hormone)植物生长调节剂(plant growth regulator)植物激素是指在植物体内合成，并从产生之处运送到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物。
植物生长调节剂是指具有植物激素活性的人工合成的物质。概念
第3页：植物激素有五大类
- 植物激素有五大类，即生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯和脱落酸。此外，油菜素甾体类、茉莉酸类、水杨酸和多胺类等对植物的生长发育具有多方面的调节作用。
- 植物激素具有以下特点
- 第一，内生性，是植物生命活动中的正常代谢产物；第二，可运性，由某些器官或组织产生后运至其它部位而发挥调控作用，在特殊情况下植物激素在合成部位也有调控作用；第三，调节性，植物激素不是营养物质，通常在极低浓度下产生生理效应。
第4页：五大植物激素主要生理作用
1.五大植物激素主要生理作用(注意它们之间的区别和联系)2.生长素的作用机理、赤霉素对大麦种子α—淀粉酶的诱导。3.五大激素合成途径(不记过程)及前体物质，乙烯生物合成的调节本章重点和难点
第5页：§7-1 生长素
一. IAA的发现二. IAA在植物体内的分布和运输三. IAA的存在形式与代谢四. IAA的生理效应五. IAA的作用机理
第6页：§7-1 生长素（续）
一. IAA的发现
第7页：§7-1 生长素（续）（续）
7-2
第8页：§7-1 生长素（续）（续）（续）
- 二、IAA在植物体内的分布和运输
- 分布10～100 ng / g FW燕麦幼苗根芽鞘
第9页：运输韧皮部运输极性运输
2. 运输韧皮部运输极性运输(polar transport):形态学上→下主动过程缺氧2,3,5—三碘苯甲酸(TIBA)抑制:
第10页：运输韧皮部运输极性运输（续）
图7-4 IAA的极性运输A. 胚芽鞘形态学上端向上B. 胚芽鞘形态学下端向上
第11页：运输韧皮部运输极性运输（续）（续）
三. IAA的存在形式与代谢1.存在形式游离型束缚型：糖、AA 等，贮藏、钝化形式
2. IAA的代谢(1)生物合成前体物：色氨酸(2)降解酶氧化降解（主）吲哚乙酸氧化酶光氧化降解
第12页：运输韧皮部运输极性运输（续）（续（续）
酸
第13页：运输韧皮部运输极性运输（续）（续（续）
- 四. IAA的生理效应
- 促进生长特点（1）双重作用（2）不同器官对IAA的敏感性不同根＞芽＞茎(
- 离体器官——促进整株——不明显低浓度——促进高浓度——抑制
第14页：
第15页：促进器官与组织的分化插条不定根
- 促进器官与组织的分化插条不定根
- 诱导单性结实，形成无籽果实
- 影响性别分化促进黄瓜雌花分化5.保持顶端优势6.促进菠萝开花
第16页：促进器官与组织的分化插条不定根（续）
五.IAA的作用机理
1. 酸生长理论Rayle and Cleland，1970细胞ψp下降，ψw下降，吸水，体积增大→不可逆增长要点：IAA活化质膜上H+泵H+内→壁，壁pH下降壁中H键断裂，壁松弛
第17页：
第18页：基因活化学说
2. 基因活化学说IAA+ 受体激活胞内第二信使使处于抑制状态的基因解阻遏，→转录→翻译，合成新的mRNA和蛋白质细胞生长
第19页：基因活化学说（续）
3. IAA受体激素受体(hormone receptor)，是指能与激素特异结合并能引发特殊生理生化反应的蛋白质。概念
第20页：IAA的作用机理返回
IAA的作用机理返回
第21页：§7-2 赤霉素
- (gibberellin, GA)
- 一、GA的发现和种类
- 二、GA的生物合成与运输
- 三、GA的生理效应
- 四、GA的作用机理
第22页：GA的发现和种类
- 一、GA的发现和种类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
- 发现
- 种类和化学结构
- 二、GA的生物合成与运输
- 生物合成
- 运输束缚型游离型合成场所：发育中种子，幼叶，根126种前体物：甲瓦龙酸
第23页：异戊二烯单位
异戊二烯单位19-C＞20-C，活性也高
第24页：赤霉酸
赤霉酸
第25页：甲瓦龙酸
甲瓦龙酸GA12返回GA12-7-醛甲瓦龙酸(MVA)→异戊烯焦磷酸→贝壳杉烯→GA12-7-醛→其他GA
第26页：GA的生理效应
- 三、GA的生理效应
- 促进茎的伸长生长促进细胞伸长特点⑴促进整株植物生长⑵促进节间的伸长⑶不存在超最适浓度的抑制作用
- 打破休眠0.5 ~ 1 mg· L-1马铃薯图片矮生→ 正常GA
第27页：诱导开花
- 诱导开花GA能代替低温和长日照诱导某些长日植物开花
- 促进某些植物座果
- 诱导单性结实
- 促进雄花分化葡萄花前10d，400 mg L-1GA, 无核率98%图片返回白菜、萝卜等
第28页：
第29页：GA3 对矮生型豌豆的效应对照施用
GA3 对矮生型豌豆的效应对照施用5μg GA3后第7天
第30页：GA3诱导甘蓝茎的伸长
GA3诱导甘蓝茎的伸长，诱导产生超长茎
第31页：GA对胡萝卜开花的影响对照
GA对胡萝卜开花的影响对照10 μg GA/d处理4周低温处理6周
第32页：GA的作用机理
- 四、GA的作用机理
- GA与酶的合成这证明糊粉层细胞是GA作用的靶细胞。无胚种子不能产生α-淀粉酶外加GA，产生α-淀粉酶既去胚又去糊粉层，用GA处理，不能产生α-淀粉酶。证明GA诱导α-淀粉酶的形成大麦生物鉴定法
第33页：GA对大麦糊粉层产生α-
GA对大麦糊粉层产生α-淀粉酶的影响无胚种子
第34页：大麦籽粒纵剖面示意图及水解酶的合成与
大麦籽粒纵剖面示意图及水解酶的合成与GA的关系
第35页：GA调节
2. GA调节IAA水平①GA降低了IAA氧化酶的活性。②GA促进蛋白酶活性，使蛋白质水解，IAA的合成前体(Trp)增多。
③GA促进IAA束缚型→游离型GA可使内源IAA的水平增高?
第36页：GA调节（续）
GA与IAA形成的关系
第37页：GA调节细胞壁中的钙的水平
3. GA调节细胞壁中的钙的水平(促进茎的延长)Ca2+有降低细胞壁伸展性的作用。GA能使Ca2+壁→胞质，壁中Ca2+水平下降，壁伸展，生长加快。
返回
第38页：§7-3 细胞分裂素
- (cytokinin，CTK)
- 一、CTK的发现和种类
- 二、CTK的分布与代谢
- 三、CTK的生理效应
- 四、CTK的作用机理
第39页：§7-3 细胞分裂素（续）
一、CTK的发现和种类Skoog和崔澄(1948)等发现生长素存在时腺嘌呤具有促进细胞分裂的活性。1955年米勒(Millu)和Skoog等发现存放了4年的DNA也能诱导细胞分裂→激动素(KT)。
1956年，米勒等从高压灭菌处理的DNA分解产物中纯化, →6—呋喃氨基嘌呤。1963年，未成熟的玉米籽粒→细胞分裂促进物质，→玉米素(zeatin，Z，ZT)，是最早发现的植物天然细胞分裂素
第40页：都是腺嘌呤的衍生物天然
- 都是腺嘌呤的衍生物天然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)等。人工合成的CTK：激动素(KT)、6-苄基腺嘌呤(6-BA), 应用最广。种类和结构特点
第41页：腺嘌呤激动素
腺嘌呤激动素, KTDNA高压灭菌时产生人工合成
第42页：玉米素
玉米素，ZT首次从植物体分离出的天然CTK
第43页：6-苄基腺嘌呤
6-苄基腺嘌呤，6-BA人工合成返回
第44页：6-苄基腺嘌呤（续）
二、CTK的分布与代谢茎尖、根尖、未成熟的种子等1～1000 ng·g-1DW 合成部位: 根尖，怎样证明？生物合成由tRNA水解产生从头合成，前体:
第45页：
第46页：6-苄基腺嘌呤（续）（续）
- 三、CTK的生理效应
- 促进细胞分裂和扩大
- IAA只促进核的分裂而与细胞质的分裂无关。
- CTK——促进细胞质分裂。
- GA缩短细胞周期中的G1期(DNA合成准备期)和S期(DNA合成期)的时间，∴加速细胞的分裂横向增粗
第47页：CTK对萝卜子叶膨大的作用叶面涂施
CTK对萝卜子叶膨大的作用叶面涂施CTK(100mg·L-1)对照
第48页：促进芽的分化
2. 促进芽的分化
组织培养CTK / IAA 高——形成芽CTK / IAA 低——形成根CTK / IAA 中——保持生长而不分化愈伤组织
CTK促进侧芽发育，消除顶端优势(KT: 0.01-1mg/LNAA: 0.1-2mg/L)
第49页：促进芽的分化（续）
IBA, 0.5 μg ml-1IBA, 0.5 μg ml-1ZT, 2.0 μg ml-1拟南芥（Arabidopsis）
第50页：延缓叶片衰老
3．延缓叶片衰老
4. 其他生理作用促进气孔开放；打破种子休眠；刺激块茎形成；促进果树花芽分化清除活性氧阻止水解酶的产生，保护核酸、蛋白质、叶绿素不被破坏阻止营养物质外流？CTK
第51页：延缓叶片衰老（续）
四、CTK的作用机理
CTK对转录和翻译的控制促进RNA, 蛋白质合成保护tRNA不被水解
第52页：酵母丝氨酸
酵母丝氨酸tRNA的结构返回
第53页：§7-4 脱落酸
- (abscisic acid，ABA)
- 一、ABA的发现二. ABA的分布与代谢
- 三、ABA的生理效应
- 四、ABA的作用机理
第54页：§7-4 脱落酸（续）
一、ABA的发现1961年Liu等，在研究棉花幼铃脱落时，从成熟的干棉壳→促进脱落的物质→脱落素1963年美国Addicott等，从225kg棉铃→9mg→脱落素Ⅱ同时，英国Wareing，桦树叶→休眠素1967，定名为脱落酸
第55页：异戊二烯为基本单位不对称碳原子天然形式
异戊二烯为基本单位不对称碳原子天然形式：右旋
第56页：异戊二烯为基本单位不对称碳原子天（续）
二. ABA的分布与代谢脱落或休眠器官中较多逆境下增多合成部位：(主)根冠、萎蔫叶片茎、种子、花和果等生物合成前体物：甲瓦龙酸甲瓦龙酸→类胡萝卜素（紫黄质）→黄质醛→ABA返回
第57页：异戊二烯为基本单位不对称碳原子天（续）
- 三、ABA的生理效应
- 抑制生长抑制整株植物或离体器官的生长，也能抑制种子的萌发。可逆的
- 促进脱落离层生物检定
- 促进休眠
- 加速衰老与CTK相反
- 促进气孔关闭土壤干旱，根→ 叶, 气孔关闭，减少蒸腾ABA
- 提高抗性应激激素或胁迫激素返回
第58页：ABA诱导气孔关闭
- ABA诱导气孔关闭A
- pH6.8, 50mmol L-1KClB: 转移至添加10μmol L-1ABA的溶液中，10~30min内气孔关闭鸭趾草
第59页：ABA诱导气孔关闭（续）
四、ABA的作用机理抑制核酸和蛋白质合成返回
第60页：§7-5 乙烯
- (ethylene, ETH)
- 一、ETH的发现
- 二、ETH的生物合成
- 三、ETH的生理效应
第61页：§7-5 乙烯（续）
一、ETH的发现1901年俄国奈刘波(Neljubow) 发现照明气中的乙烯能引起黄化豌豆苗的三重反应。1934年甘恩(Gane)证明乙烯是植物天然产物。
1959年，伯格(Burg)等(气相色谱)测出了未成熟果实中有极少量的乙烯产生，随着果实的成熟不断增加。1965年，被公认为是植物的天然激素。
返回
第62页：§7-5 乙烯（续）（续）
- 二、ETH的生物合成前体
- 蛋氨酸(甲硫氨酸，Met)直接前体: ACC (1-氨基环丙烷-1-羧酸) 促进：成熟衰老、IAA、O2、逆境(低温、干旱、水涝、切割等) → 逆境乙烯抑制：AVG(氨基乙氧基乙烯基甘氨酸)、AOA(氨基氧乙酸) 、厌氧Co2+、Ni2+、Ag+
第63页：
第64页：§7-5 乙烯（续）（续）（续）
[Ag(S2O3)2]3-对康乃馨的处理效果返回
第65页：§7-5 乙烯（续）（续）（续）（续）
- 三、ETH的生理效应
- 三重反应与偏上性反应乙烯三重反应: 抑制茎的伸长生长；促进茎或根的横向增粗；促进茎的横向生长(即使茎失去负向重力性)。偏上生长: 是指器官的上部生长速度快于下部的现象。概念
第66页：ETH对黄化豌豆幼苗
ETH对黄化豌豆幼苗（苗龄6d）的效应——三重反应处理2d
第67页：ETH对黄化豌豆幼苗（续）
用10μl L-1乙烯处理4h后番茄苗的形态
第68页：促进成熟催熟激素
- 促进成熟催熟激素
- 促进脱落与衰老促进纤维素酶的合成
- 促进开花和雌花分化? IAA, ? GA
- 诱导次生物质(橡胶树的乳胶)的分泌返回
第69页：§7-6 植物激素间的相互关系
一、IAA与GA有增效作用。促进伸长生长GA/IAA比值高，韧皮部分化低，木质部分化
第70页：增效作用
- 增效作用
- CTK加强IAA的极性运输，∴加强IAA效应。对抗作用: CTK促进侧芽生长，破坏顶端优势；IAA抑制侧芽生长，保持顶端优势。
- 二、IAA与CTK
第71页：增效作用（续）
- IAA促进ETH的生物合成
- ETH降低IAA的含量水平①ETH抑制IAA的生物合成；②提高IAA氧化酶的活性，加速IAA的破坏；③阻碍IAA的极性运输。三. IAA与ETH
第72页：共同点：都是由异戊二烯单位构成的
- 共同点
- 都是由异戊二烯单位构成的，相同的前体物质（甲瓦龙酸)四. GA与ABA对抗：GA打破休眠，促进萌发；ABA促进休眠，抑制萌发。∵ABA使GA自由型→束缚型ABA→诱导休眠GA→促进生长短日照长日照法尼基焦磷酸甲瓦龙酸
第73页：植物生长促进剂促进细胞分裂
一. 植物生长促进剂促进细胞分裂、伸长和分化生长素类: NAA, IBA, 2,4-D等赤霉素类：GA3细胞分裂素类: KT, 6-BA
第74页：植物生长延缓剂是指抑制植物亚顶端分生组织
二. 植物生长延缓剂是指抑制植物亚顶端分生组织生长的生长调节剂。阻碍GA的生物合成, 抗GA多效唑(PP333, MET) 烯效唑(S-3307)矮壮素(CCC) 比久(B
9) 缩节胺(Pix, 助壮素)概念
第75页：三．植物生长抑制剂是指抑制植物茎顶端分生
三．植物生长抑制剂是指抑制植物茎顶端分生组织生长的生长调节剂促进侧枝生长，破坏顶端优势外施IAA可逆转三碘苯甲酸(TIBA), 整形素,青鲜素(马来酰肼)概念
第76页：乙烯利
四. 乙烯利pH>4时，可放出ETH 2—氯乙基膦酸
