10 第七章 植物生长物质.ppt

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：植物生长物质的概念

植物生长物质:是一些调节植物生长发育生理活性物质植物激素(plant hormone)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。是指具有植物激素活性的人工合成的物质。概念植物生长调节剂(plant growth regulator)

第3页：植物激素的特点

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。植物激素具有以下特点：第一，内生性第二，可运性第三，调节性

第4页：本章重点和难点

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

§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：IAA的发现

一.IAA的发现

第7页：图7-2 生长素发现实验

7-2

第8页：IAA的分布

二、IAA在植物体内的分布和运输1.分布10～100 ng /g FW燕麦幼苗根芽鞘

第9页：IAA的运输

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：图7-4 IAA的极性运输

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：IAA的存在形式与代谢

• 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

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第13页：生长素结构相关图

酸

第14页：IAA生理效应的特点

• 四. IAA的生理效应1.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
• (3)离体器官——促进整株——不明显低浓度——促进高浓度——抑制

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第16页：IAA的其他生理效应

2.促进器官与组织的分化:插条不定根3.诱导单性结实，形成无籽果实4.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17页：酸生长理论

五.IAA的作用机理1.酸生长理论细胞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

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第19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20页：IAA受体

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21页：IAA的作用机理

IAA的作用机理

第22页：§7-2 赤霉素

• §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23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1.发现2.种类和化学结构
• 二、GA的生物合成与运输1.生物合成2.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24页：GA的化学结构

异戊二烯单位19-C＞20-C，活性也高

第25页：赤霉酸

赤霉酸

第26页：GA的生物合成途径

甲瓦龙酸GA12GA12-7-醛甲瓦龙酸(MVA)→异戊烯焦磷酸→贝壳杉烯→GA12-7-醛→其他GA

第27页：GA促进茎的伸长生长

三、GA的生理效应1.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2.打破休眠0.5 ~ 1 mg· L-1马铃薯图片矮生→正常GA

第28页：GA的其他生理效应

3.诱导开花GA能代替低温和长日照诱导某些长日植物开花4.促进某些植物座果5.诱导单性结实6.促进雄花分化葡萄花前10d，400 mg L-1GA,无核率98%图片白菜、萝卜等

第29页：

第30页：GA3对矮生豌豆的效应

GA3对矮生型豌豆的效应对照施用5μg GA3后第7天

第31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32页：GA对胡萝卜开花的影响

GA对胡萝卜开花的影响对照10μgGA/d处理4周低温处理6周

第33页：GA与α-淀粉酶的诱导

四、GA的作用机理1. 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34页：GA对糊粉层的影响

GA对大麦糊粉层产生α-淀粉酶的影响无胚种子

第35页：大麦籽粒纵剖面与GA

大麦籽粒纵剖面示意图及水解酶的合成与GA的关系

第36页：GA调节IAA水平

• 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37页：GA与IAA形成的关系

GA与IAA形成的关系

第38页：GA调节细胞壁钙水平

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。

第39页：§7-3 细胞分裂素

• §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

第40页：CTK的发现和种类

一、CTK的发现和种类Skoog和崔澄(1948)等: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41页：CTK的种类和结构

都是腺嘌呤的衍生物种类和结构特点天然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。

第42页：腺嘌呤与激动素

腺嘌呤激动素, KTDNA高压灭菌时产生人工合成

第43页：玉米素

玉米素，ZT首次从植物体分离出的天然CTK

第44页：6-苄基腺嘌呤

6-苄基腺嘌呤，6-BA人工合成

第45页：CTK的分布与代谢

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:根尖生物合成由tRNA水解产生从头合成

第46页：

第47页：CTK促进细胞分裂和扩大

三、CTK的生理效应1.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48页：CTK对萝卜子叶的膨大

CTK对萝卜子叶膨大的作用叶面涂施CTK(100mg·L-1)对照

第49页：CTK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50页：拟南芥中的激素处理

IBA, 0.5 μg ml-1IBA, 0.5 μg ml-1ZT, 2.0 μg ml-1拟南芥（Arabidopsis）

第51页：CTK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52页：§7-4 脱落酸

• §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53页：ABA的发现

一、ABA的发现1961年，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Ⅱ1967，定名为脱落酸

第54页：ABA的化学结构

异戊二烯为基本单位不对称碳原子天然形式：右旋

第55页：ABA的分布与代谢

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

第56页：ABA的生理效应

三、ABA的生理效应1.抑制生长抑制整株植物或离体器官的生长，也能抑制种子萌发。可逆2.促进脱落离层生物检定3.促进休眠4.加速衰老与CTK相反5.促进气孔关闭土壤干旱，根→叶,ABA6.提高抗性应激激素或胁迫激素

第57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58页：ABA的作用机理

四、ABA的作用机理抑制核酸和蛋白质合成

第59页：§7-5 乙烯

• §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60页：ETH的发现

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。

第61页：ETH的生物合成

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62页：

第63页：硫代硫酸银处理康乃馨

[Ag(S2O3)2]3-对康乃馨的处理效果

第64页：三重反应与偏上生长

三、ETH的生理效应1.三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65页：乙烯的三重反应

ETH对黄化豌豆幼苗（苗龄6d）的效应——三重反应处理2d

第66页：乙烯处理的番茄苗

用10μl L-1乙烯处理4h后番茄苗的形态

第67页：ETH的其他生理效应

2.促进成熟催熟激素3.促进脱落与衰老促进纤维素酶的合成4.促进开花和雌花分化5.诱导次生物质(橡胶树的乳胶)的分泌

第68页：IAA与GA的关系

§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69页：IAA与CTK的关系

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70页：IAA与ETH的关系

• 1.IAA促进ETH的生物合成2. 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71页：GA与ABA的关系

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72页：植物生长促进剂

§7-7植物生长调节剂一.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73页：植物生长延缓剂

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(B9)缩节胺(Pix,助壮素)概念

第74页：植物生长抑制剂

三．植物生长抑制剂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75页：乙烯利

四.乙烯利pH>4时，可放出ETH2—氯乙基膦酸