07 第六章 植物细胞信号转导及生长物质.ppt

第1页：第六章植物细胞信号转导及生长物质

第六章植物细胞信号转导及生长物质：点明本章围绕信号转导系统与五大类植物激素展开。

第六章植物细胞信号转导及生长物质

第2页：生长发育与信号生长物质

生长发育与信号生长物质：展示生长、发育、成熟衰老与信号和生长物质之间的关系。

生长植物的生长和发育发育信号生长物质光成熟衰老

第3页：细胞信号转导系统

细胞信号转导系统：比较动物神经内分泌系统与植物体内的信号转导系统。

第一节细胞信号转导人：神经系统内分泌系统植物：信号转导系统

第4页：胞外信号的种类

胞外信号的种类：区分光温水气等物理信号与作为第一信使的激素类化学信号。

一、胞外信号物理信号：光、温、水、气化学信号：激素（第一信使）

第5页：受体与G蛋白

受体与G蛋白：说明受体识别信号及G蛋白与腺苷酸环化酶的偶联过程。

• 1受体：能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。
• 光受体激素受体
• 2G蛋白：GTP结合蛋白二、膜上的信号转换系统质膜R.受体激素γβαGDPATPcAMP+PPiGTPG蛋白腺苷酸环化酶

第6页：钙信号系统与钙调素

钙信号系统与钙调素：说明Ca2+浓度变化及钙调素与激酶靶酶结合的两种方式。

• 1钙信号系统A.Ca2+:平时处于稳态，浓度低刺激后迅速增加。两条途径可与功能蛋白结合B.CaM(钙调素)：与钙结合的功能蛋白之一直接与激酶或靶酶结合。先与Ca2+结合为Ca2+
• CaM复合体，再与激酶或靶酶结合。三、胞内信号（第二信使）

第7页：肌醇磷脂双信号系统

肌醇磷脂双信号系统：说明PIP2水解生成IP3与DAG并分别引起细胞反应。

2肌醇磷脂信号系统（双信号系统）三、胞内信号（第二信使）激素受体PIP2PPPPPPG蛋白βγα磷酯酶CIP3DAG蛋白激酶C蛋白蛋白细胞反应Ca2+通道Ca2+液泡细胞反应

第8页：蛋白质的可逆磷酸化

蛋白质的可逆磷酸化：说明蛋白激酶与蛋白磷酸酶对细胞反应的开关式调节。

3蛋白质的可逆磷酸化三、胞内信号（第二信使）蛋白质蛋白激酶（PK）蛋白磷酸酶（PP）蛋白质--P细胞反应

第9页：细胞信号转导总图

细胞信号转导总图：综合展示胞外信号经第二信使到细胞反应的完整通路。

信号转导总图

第10页：植物生长物质与植物激素

植物生长物质与植物激素：区分五大类植物激素与人工合成的植物生长调节剂。

• 植物生长物质：是调节植物生长发育的微量化学物质。
• 植物激素：是指在植物体内合成的、通常从合成部位运往作用部位、对植物的生长发育产生显著调节作用的，微量有机物。
• 生长素类(IAA)、赤霉素类(GA)、细胞分裂素类(CTK)、脱落酸(ABA)和乙烯(ETH)
• 植物生长调节剂:一些具有类似于植物激素活性的人工合成的物质。

第11页：生长素的发现

生长素的发现：交代达尔文父子胚芽鞘向光弯曲实验与温特命名生长素。

• 第二节生长素类（IAA）一、生长素的发现和种类：1达尔文父子，发现胚芽鞘向光弯曲的现象。
• 证明了尖端是感光的位置。
• 2Went发现了尖端产生一种促进生长的物质。
• 命名为生长素。

第12页：生长素的种类

生长素的种类：列出吲哚乙酸、吲哚丁酸、2,4-D与萘乙酸等生长素类物质。

3种类一、生长素的发现和种类吲哚乙酸－IAA吲哚丁酸－IBA2，4—二氯苯氧乙酸（2,4－D）萘乙酸（NAA）

第13页：生长素的分布与运输

生长素的分布与运输：说明分布部位、自由态与束缚态及韧皮部运输与极性运输。

• 二、生长素在植物体内的分布和运输
• 1分布：主要存在于生长旺盛部位，如尖端的分生组织、形成层、种子
• 2存在形式：
• 自由态束缚态
• （有活性，促进生长）（无活性，运输和贮存）
• 3运输方式：
• A.韧皮部运输（长距离）
• B.极性运输（短距离）

第14页：生长素的极性运输

生长素的极性运输：说明生长素只能从形态学上端向下端运输的特点与发生部位。

• B.极性运输二、生长素在植物体内的分布和运输3运输方式生长素只能从植物的形态学上端向下端运输，而不能反向的运输，称为生长素的极性运输。
• 生长素极性运输部位：幼茎、幼根、胚芽鞘的薄壁细胞间

第15页：生长素的合成代谢

生长素的合成代谢：说明以色氨酸为前体的四条合成途径与主要合成部位。

三、生长素的代谢1合成代谢：前体物质：色氨酸四条途径合成部位：茎端分生组织、芽鞘尖端、胚和幼叶图7-5 由色氨酸生物合成吲哚乙酸的途径

第16页：生长素的分解代谢

生长素的分解代谢：说明酶促氧化降解与蓝光作用最强的光氧化降解两条途径。

2分解代谢：酶氧化降解（IAA氧化酶）光氧化降解（蓝光作用最强）三、生长素的代谢IAA

第17页：生长素促进生长的特点

生长素促进生长的特点：说明双重效应及根芽茎对生长素敏感性强弱的差异。

• 1促进生长A.双重效应B.不同器官对IAA敏感性：根>芽>茎C.离体器官效应明显，对整株效果不明显。
• 2促进不定根的形成核分裂3对养分调运的作用单性结实四、生长素的生理作用对照IAA

第18页：生长素与顶端优势

生长素与顶端优势：说明引起顶端优势及促进开花、保花保果与向性运动等效应。

四、生长素的生理作用4引起顶端优势5其它效应促进开花（雌）保花保果疏花疏果向光性、向重力性

第19页：生长素作用的动力学曲线

生长素作用的动力学曲线：展示生长素诱导快速生长与缓慢生长两个反应阶段。

五、生长素的作用机理1．生长素促进生长的动力学曲线0.51.020406080100minMm/hr2,4—D快速生长缓慢生长

第20页：酸生长理论与基因活化学说

酸生长理论与基因活化学说：分别解释生长素快速反应与长期效应的作用机制。

2生长素作用的生理机制五、生长素的作用机理快速反应：酸生长理论长期效应：基因活化学说

第21页：赤霉素的发现与种类

赤霉素的发现与种类：说明水稻恶苗病与赤霉菌分泌物及赤霉素种类最多的特点。

• 第三节赤霉素类（GA）一、发现和种类日本农民就发现水稻疯长，不结穗。
• 当时被称为恶苗病。
• 赤霉菌引起水稻患恶苗病，分泌的物质称为赤霉素。
• 赤霉素是种类最多的激素，125种，GA3最为常用。

第22页：赤霉素的合成与运输

赤霉素的合成与运输：说明以甲瓦龙酸为前体并经木质部韧皮部无极性运输。

二、合成与运输1合成生物合成前体：甲羟戊酸（甲瓦龙酸）MVA植物体内合成部位：顶端幼嫩部分，如根尖和茎尖生长中的种子和果实2运输无极性通过木质部和韧皮部运输木质部韧皮部

第23页：赤霉素促进茎伸长

赤霉素促进茎伸长：说明促进整株与节间伸长而非增加节数且无高浓度抑制。

• 三、赤霉素的生理作用1促进茎的伸长生长A.促进整株生长，离体器官作用不大。
• B.促进节间的伸长，不是节数的增加C.无高浓度抑制2促进抽苔开花代替低温和长日照条件，如甘蓝、白菜

第24页：赤霉素打破休眠与其他效应

赤霉素打破休眠与其他效应：说明促进块茎发芽、雄花分化、座果与延缓叶片衰老。

• 3打破休眠A.促进马铃薯块茎发芽B.促进需光、需低温种子发芽C.打破大麦休眠，加速酿酒过程。
• 三、赤霉素的生理作用4促进雄花分化5其它效应养分的调运、促进植物座果和单性结实、延缓叶片衰老、促进细胞的分裂和分化。

第25页：赤霉素促进种子萌发机理

赤霉素促进种子萌发机理：展示赤霉素诱导水解酶合成并促进萌发的作用过程。

四、赤霉素作用机理促进种子萌发机理

第26页：细胞分裂素的发现

细胞分裂素的发现：交代崔徵与米勒从DNA降解物中分离出激动素的实验过程。

• 第四节细胞分裂素
• 一、发现和种类
• 1崔徵发现生长素存在时腺嘌呤类可能具有促进细胞分裂的活性。
• 21955年米勒(C.O.Miller) 鲱鱼精细胞DNA加入组织培养基中，能诱导细胞的分裂，但用新提取的DNA却无促进细胞分裂的活性
• 如将其进行高压灭菌处理，则又可表现出促进细胞分裂的活性。
• 他们分离出了这种活性物质，并命名为激动素(kinetin,KT)。

第27页：细胞分裂素的种类与结构

细胞分裂素的种类与结构：说明玉米素等细胞分裂素均为腺嘌呤衍生物及其通式。

• 3结构：
• 玉米中分离出了一种类似于激动素的细胞分裂促进物质，命名为玉米素(zeatin,Z，ZT)
• 统称为细胞分裂素（CTK），均为腺嘌呤的衍生物。一、发现和种类NNNNNHR1R3R2通式

第28页：细胞分裂素的分布与代谢

细胞分裂素的分布与代谢：说明根尖合成部位、两条合成途径与氧化酶分解途径。

• 二、细胞分裂素的分布和运输1分布：细胞分裂旺盛部位，茎尖、根尖、未成熟的种子等。2运输：
• 木质部和韧皮部，同GA三、细胞分裂素的代谢：1合成：
• A.部位：根尖
• B.途径：ⅰ从头合成：iPP+AMP CTK
• (异戊烯基焦磷酸)
• ⅱtRNA降解CTK2分解：CTKA＋R（修饰基团）CTK氧化酶

第29页：细胞分裂素的生理作用

细胞分裂素的生理作用：归纳促进细胞分裂扩大、延迟叶片衰老与促进雌花分化。

• 四、细胞分裂素的生理作用1促进细胞分裂与扩大
• A.促进质分裂
• B.促进叶片扩大2促进芽分化3延迟叶片衰老4促进侧芽发育5促进雌花分化6促进气孔开放

第30页：脱落酸的发现与结构

脱落酸的发现与结构：说明脱落素与休眠素统一命名为脱落酸及倍半萜羧酸结构。

• 第五节脱落酸（ABA）一、发现与结构：1从棉铃中发现可促进脱落的物质，命名为脱落素。
• 2从槭树中发现可促进休眠的物质，命名为休眠素。
• 3结构一致，开会决定命名为脱落酸。
• 4结构：倍半萜羧酸右旋（S）＞左旋（R）CH2CCHCH2CH3异戊二烯

第31页：脱落酸的代谢与运输

脱落酸的代谢与运输：说明甲瓦龙酸与胡萝卜素两条合成途径及氧化分解过程。

• 二、分布与运输
• 1分布：成熟、衰老或休眠组织
• 2运输：木质部和韧皮部三、ABA的代谢
• 1合成：
• 前体物质：甲瓦龙酸胡萝卜素ABA
• GA
• 合成位置：根冠和萎蔫的叶片
• 2分解：ABA →→红花菜豆酸→二氢红花菜豆酸短日照长日照氧化

第32页：脱落酸的生理作用

脱落酸的生理作用：说明促进休眠脱落、作为胁迫激素关闭气孔与抑制生长。

四、ABA的生理作用1促进休眠：ABA/GA2促进脱落、衰老：离层形成，不如ETH广泛3“胁迫激素”，促进气孔关闭，产生抗逆蛋白4抑制生长：整株植物或离体器官和种子萌发

第33页：脱落酸的作用机理

脱落酸的作用机理：展示ABA经受体与钙信号引起气孔关闭与基因表达变化。

五、ABA的作用机理ABA + ABA受体信号转导（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

第34页：乙烯的发现与结构

乙烯的发现与结构：说明煤气灯漏气致落叶及气相色谱证明果实放出乙烯。

• 第六节乙烯（ETH）一、发现和结构1可燃烧气体，CH2＝CH22煤气灯漏气，树叶脱落3比较不同气体对黄化苗的影响，乙烯有作用。
• 4同船运输的水果可促进成熟，“果实后熟激素”5气相色谱证明了果实放出乙烯。

第35页：乙烯的合成途径与调节

乙烯的合成途径与调节：说明MET经SAM与ACC生成乙烯及各环节的促进抑制因素。

二、乙烯的合成与调节METSAMACC合成酶ACCACC氧化酶ETH促进IAA果实成熟伤害逆境AVG抑制AOA抑制促进缺氧Co2+、Ag+等解偶联剂（DNP）高温（>35℃）成熟腺苷蛋氨酸ATPPPi+Pi1-氨基环丙烷-1-羧酸氨基氧乙酸氨基乙氧基乙烯基甘氨酸

第36页：乙烯的运输与逆境乙烯

乙烯的运输与逆境乙烯：说明短距离扩散、ACC长距离运输与水涝诱导乙烯的形成。

• 三、乙烯的运输1短距离：胞间气体扩散，直接产生作用。
• 2长距离：合成ACC，沿木质部运输。
• 3逆境乙烯：水涝ACC合成酶活性上升ACC积累缺O2ACC氧化酶活性下降运到叶片产生大量乙烯根

第37页：乙烯的三重反应与偏上生长

乙烯的三重反应与偏上生长：说明抑制伸长、增粗横向生长及上下部生长速度的差异。

四、乙烯的生理作用1改变生长习性：A.三重反应抑制伸长增粗横向B.偏上生长上部生长＞下部

第38页：乙烯催熟与促进脱落

乙烯催熟与促进脱落：说明催熟果实、促进离层形成及促进开花与雌花分化。

2 催熟果实多聚半乳糖醛酸酶四、乙烯的生理作用3 促进脱落和衰老：离层形成4 促进开花和雌花分化5 乙烯的其它效应:打破种子和芽的休眠，诱导次生物质分泌

第39页：激素间的增效作用

激素间的增效作用：举例IAA与GA、IAA与CTK及ABA与乙烯的相互加强效应。

第七节植物生长物质在农业生产上的应用一、植物激素间的相互关系1 激素间的增效作用与拮抗作用1)增效作用一种激素可加强另一种激素的效应，此种现象称为激素的增效作用IAA与GA 节间伸长IAA与CTK 细胞分裂脱落酸与乙烯器官脱落

第40页：激素间的拮抗作用

激素间的拮抗作用：举例ABA与GA、IAA与CTK在休眠衰老与顶端优势上的拮抗。

• 2.拮抗作用拮抗作用，指一种物质的作用被另一种物质所阻抑的现象。
• GA 休眠ABA与IAA 器官生长CTK 衰老、脱落一、植物激素间的相互关系IAA与GA 不定根形成雌雄花分化IAA与CTK 顶端优势

第41页：激素平衡对生理效应的影响

激素平衡对生理效应的影响：说明CTK/IAA与GA/IAA比值决定芽根与维管束分化方向。

二、激素间平衡对生理效应的影响CTK/IAA 高，芽分化低，根分化中间水平，愈伤组织只生长不分化GA/IAA 高，韧皮部分化，GA/IAA 低，木质部分化。

第42页：生长促进剂抑制剂与延缓剂

生长促进剂抑制剂与延缓剂：列举三类生长调节剂代表品种及在分枝矮化防倒伏上的作用。

• 三、植物生长调节剂在生产上的应用1.生长促进剂：IBA、NAA、KT、6-BA2.生长抑制剂：
• 抑制植物茎顶端分生组织生长的生长调节剂。
• 抑制顶端优势，促进分枝、结荚。
• 三碘苯甲酸、青鲜素、水杨酸、整形素等3.生长延缓剂：
• 抑制植物近顶端分生组织生长的生长调节剂。
• 壮苗、矮化、防倒伏
• 矮壮素、多效唑、比久(B9)等。

第43页：应用生长调节剂的注意事项

应用生长调节剂的注意事项：提出明确药剂性质、选对对象、掌握浓度与先试验再推广。

三、应用生长调节剂的注意事项(1)明确生长调节剂的性质(2)要根据不同对象选择合适的药剂(3)正确掌握药剂的浓度和剂量(4)先试验，再推广