植物生长物质PPT演示课件(PPT 129页).pptx

1、1第1页，共129页。1、植物激素和生长调节剂的概念植物激素和生长调节剂的概念2、植物五大类激素的特点、生理作用植物五大类激素的特点、生理作用3、植物五大类激素的作用机理植物五大类激素的作用机理及及其应用其应用2第2页，共129页。植物生长物质（植物生长物质（plantgrowthsubstance）：一些能够）：一些能够调节调节和和控制控制植物生长发育的物质。植物生长发育的物质。197页页植物激素植物激素天然的、内源天然的、内源的、含量低、作用明显。的、含量低、作用明显。植物生长调节剂植物生长调节剂：人工合成的、外源的、分子结构多样，其中一人工合成的、外源的、分子结构多样，其中一部分是模拟植

2、部分是模拟植 物激素的结构而合成的。物激素的结构而合成的。植物植物生长生长物质物质3第3页，共129页。20世纪世纪30年代至今，在高等植物体内陆续发现多种年代至今，在高等植物体内陆续发现多种具有植物激素作用的物质，但国际公认的为具有植物激素作用的物质，但国际公认的为5大类大类：生长素类生长素类 赤霉素类赤霉素类 细胞分裂素类细胞分裂素类 乙烯乙烯 脱落酸脱落酸五大五大类植类植物激物激 素素4第4页，共129页。第一节第一节 生长素类生长素类 生长素（生长素（auxin）是发现最早，研究最多的一类植物激素。）是发现最早，研究最多的一类植物激素。一、生长素的发现和结构一、生长素的发现和结构 Da

3、rwin父子的植物向光性试验父子的植物向光性试验 1880年，年，Charles Darwin（英国，达尔文）父子以（英国，达尔文）父子以金丝金丝雀虉（雀虉（yi）草）草胚芽鞘为材料，进行植物向光性研究。胚芽鞘为材料，进行植物向光性研究。15第5页，共129页。论文发表于论文发表于1880年，题目：年，题目：“植物的运动本领植物的运动本领”。当胚芽鞘暴露于单侧光时，当胚芽鞘暴露于单侧光时，某种影响某种影响由上部传到下由上部传到下部，引起后者发生向光弯曲。部，引起后者发生向光弯曲。只有只有顶端顶端能接受单侧光的刺激，而引起胚芽鞘的能接受单侧光的刺激，而引起胚芽鞘的向光运动。向光运动。要点：要点：

4、6第6页，共129页。1913年，年，Boysen-Jensen（丹麦，波耶森）（丹麦，波耶森）2.证明达尔文父子所说的证明达尔文父子所说的“影响影响”不可透过云不可透过云母片，但可透过明胶片。母片，但可透过明胶片。7第7页，共129页。1918年，年，Paal（匈牙利，拜耳）（匈牙利，拜耳）3.证明达尔文父子所说的证明达尔文父子所说的“影响影响”可以传递，可以传递，并具有促进生长的作用。并具有促进生长的作用。8第8页，共129页。1928年，年，FWWent（荷兰，温特）（荷兰，温特）的燕麦胚芽鞘弯曲生长试验。的燕麦胚芽鞘弯曲生长试验。结论：胚芽鞘尖端的结论：胚芽鞘尖端的“影响影响”是一种是

5、一种促进细胞生长的物质促进细胞生长的物质。Went将其命名为将其命名为“生长素生长素”。4.9第9页，共129页。1934年，年，KKgl（荷兰，郭葛）（荷兰，郭葛）等人从等人从燕麦胚芽鞘燕麦胚芽鞘中分离和纯化出了中分离和纯化出了生长素，生长素，经鉴定为：经鉴定为：吲哚乙酸吲哚乙酸（indole acetic acid，IAA）3.CHHCHCCH2COOHCCNHCHCHC10第10页，共129页。几种内源生长素的结构图几种内源生长素的结构图11第11页，共129页。二、生长素在植物体内分布和运输二、生长素在植物体内分布和运输 1.生长素的分布生长素的分布生长素主要集中在生长素主要集中在生长

6、旺盛生长旺盛的部分（如的部分（如胚芽鞘胚芽鞘、芽和根尖、芽和根尖端的端的分生组织分生组织、形成层形成层、受精后的、受精后的子房、幼嫩种子等子房、幼嫩种子等）。在趋向）。在趋向衰老的组织和器官中甚少。衰老的组织和器官中甚少。生长素在植物体中的含量很低，植物组织中游离生长素在植物体中的含量很低，植物组织中游离 IAA 的含的含量一般为量一般为10100ng/gFW。12第12页，共129页。1）非极性运输：通过韧皮部进行的、与植物形态学方向无明）非极性运输：通过韧皮部进行的、与植物形态学方向无明显关系的运输方式。显关系的运输方式。2）极性运输：局限于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之）极性运输：局限于

7、胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间进行的短距离、仅能从植物体形态学上端运输到下端的间进行的短距离、仅能从植物体形态学上端运输到下端的方式。方式。2.生长素在植物中的运输方式生长素在植物中的运输方式13第13页，共129页。14第14页，共129页。15第15页，共129页。IAA的极性运输是一种主动运输过程，因为：的极性运输是一种主动运输过程，因为：1）IAA的运输要消耗能量；的运输要消耗能量；2）IAA能逆浓度梯度运输；能逆浓度梯度运输；3）IAA的极性运输比普通扩散快；的极性运输比普通扩散快；4）某些化合物能抑制）某些化合物能抑制IAA的极性运输的极性运输16第16页，共129页。IAA的化

8、学渗透极性扩散假说的化学渗透极性扩散假说：在细胞基端质膜中存在有专一性的生长素阴离子运输蛋白，能在细胞基端质膜中存在有专一性的生长素阴离子运输蛋白，能从细胞内单向输出从细胞内单向输出IAA-；当；当IAA-进入细胞壁空间时，立即被进入细胞壁空间时，立即被质子化为质子化为IAAH；后者通过扩散作用，顺着浓度梯度由细胞壁进；后者通过扩散作用，顺着浓度梯度由细胞壁进入其下部相邻细胞内，由于质子泵将入其下部相邻细胞内，由于质子泵将H+泵出细胞，细胞质泵出细胞，细胞质pH接接近中性，近中性，IAAH解离，又产生解离，又产生IAA-，并扩散下移至细胞基部。，并扩散下移至细胞基部。17第17页，共129页。

9、三、生长素的存在形式三、生长素的存在形式 生长素生长素的存在的存在形式形式束缚型束缚型游离型：游离型：游离型生长素不与任何物质结游离型生长素不与任何物质结 合，活性很高，是合，活性很高，是IAA发挥生发挥生 物效应的存在形式。物效应的存在形式。18第18页，共129页。束缚型生长素束缚型生长素是指与其它有机物质结合成复合物的生长是指与其它有机物质结合成复合物的生长素，没有活性。在植物体内的作用：素，没有活性。在植物体内的作用：1）作为）作为IAA的贮藏形式；的贮藏形式；2）作为）作为IAA的运输形式；的运输形式；3）解毒作用；）解毒作用；4）防止氧化；）防止氧化；5）调节游离）调节游离IAA的

10、含量。的含量。19第19页，共129页。四、生长素的生物合成与降解四、生长素的生物合成与降解 植物的植物的茎尖茎尖是合成生长素的是合成生长素的中心中心。植物体内合成生长素（植物体内合成生长素（IAA）的原料是：）的原料是：色氨酸色氨酸1.IAA生物合成生物合成20第20页，共129页。色氨酸色氨酸1/2O2NH3吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸CO2吲哚乙醛吲哚乙醛H2O2H吲哚乙酸吲哚乙酸色色 胺胺CO21/2O2NH3吲哚乙腈吲哚乙腈H2ONH3 图图77 吲哚乙酸合成途径吲哚乙酸合成途径吲哚乙酰胺吲哚乙酰胺（细菌途径）（细菌途径）NH3H2O21第21页，共129页。吲吲哚哚乙乙酸酸合合成成途途径径

11、22第22页，共129页。2.生长素的降解生长素的降解 吲哚乙酸氧化酶吲哚乙酸氧化酶(IAA oxidase)是一含铁的血红素蛋白，需是一含铁的血红素蛋白，需要要Mn2+和单元酚作辅基，一般酚类物质能抑制植物的生和单元酚作辅基，一般酚类物质能抑制植物的生长。长。2）光氧化）光氧化 强光下强光下IAA被分解而失去活性，蓝光的破坏作用最强。被分解而失去活性，蓝光的破坏作用最强。A.脱羧降解脱羧降解B.不脱羧降解不脱羧降解1）酶促降解）酶促降解23第23页，共129页。24第24页，共129页。五、生长素的作用机理五、生长素的作用机理 生长素的主要作用是生长素的主要作用是促进细胞体积的扩大促进细胞体

12、积的扩大，通过，通过两种方式两种方式实现：实现：酸化细胞壁酸化细胞壁 增加细胞质及壁物质的含量增加细胞质及壁物质的含量25第25页，共129页。1970年年Rayle和和Cleland（雷利和克莱蓝）提出（雷利和克莱蓝）提出酸酸生长学说生长学说。要点：要点：生长素促进质子泵活化，将质子（生长素促进质子泵活化，将质子（H+）泵到细）泵到细胞壁使之酸化，壁物质瓦解，细胞壁可塑性增加而导致胞壁使之酸化，壁物质瓦解，细胞壁可塑性增加而导致细胞伸长。细胞伸长。1.生长素作用的酸生长学说生长素作用的酸生长学说26第26页，共129页。纤维素微纤丝纤维素微纤丝木葡聚糖木葡聚糖氢键氢键其它细胞壁多糖其它细胞壁

13、多糖共价键共价键钝化钝化活化活化H+IAAATPADP 细胞质细胞质细胞膜细胞膜细胞壁细胞壁Rayle 和和 Cleland(1970)受体受体质子泵质子泵27第27页，共129页。2.生长素作用的基因活化学说生长素作用的基因活化学说（gene activation theory）DNAmRNA 蛋白质蛋白质生长素生长素 DNA 组蛋白组蛋白 图图712 生长素释放合成生长素释放合成mRNA的的DNA模板模板28第28页，共129页。3.生长素作用的受体学说生长素作用的受体学说（acceptor theory）激素受体：激素受体：指能特异地识别激素，并能与激素高度结合，指能特异地识别激素，并能

14、与激素高度结合，进一步引起一系列生理生化变化的物质。不同激素各有其不进一步引起一系列生理生化变化的物质。不同激素各有其不同受体。同受体。29第29页，共129页。生长素受体有两种：生长素受体有两种：第一种：第一种：位于位于膜膜（质膜、内质网膜等）上的（质膜、内质网膜等）上的生长素生长素结合蛋白结合蛋白，主要起活化质子泵的作用，主要起活化质子泵的作用，将膜内的将膜内的H+泵到膜泵到膜外。外。第二种：第二种：位于位于细胞质或细胞核中的可溶性生长素结合细胞质或细胞核中的可溶性生长素结合蛋白蛋白，主要活化基因，主要活化基因促进原生质物质的合成促进原生质物质的合成（例如（例如mRNA，蛋白质等）。，蛋白

15、质等）。30第30页，共129页。31第31页，共129页。六、生长素的生理效应六、生长素的生理效应 1.促进伸长生长促进伸长生长 IAA 对植物伸长生长的效应随对植物伸长生长的效应随IAA浓度、物种、器浓度、物种、器官种类而异。官种类而异。低浓度低浓度IAA促进生长促进生长较高浓度较高浓度IAA抑制生长抑制生长高浓度高浓度IAA杀死植物杀死植物 不同浓度不同浓度对植物生对植物生长的影响长的影响32第32页，共129页。010-11 10-9 10-7 10-5 10-3 10-1根根芽芽茎茎生长素浓度（生长素浓度（mol/L）植物不同器官对生长素的敏感性植物不同器官对生长素的敏感性33第33

16、页，共129页。2.促进器官与组织的分化促进器官与组织的分化 IAA促进细胞核的分裂促进细胞核的分裂；IAA对器官建成的作用主要表现在促进根原基的形成方对器官建成的作用主要表现在促进根原基的形成方面。面。组培中组培中IAA/CTK 比例高：分化出根比例高：分化出根比例低：分化出芽比例低：分化出芽比例中间水平：只生长不分化比例中间水平：只生长不分化34第34页，共129页。3.促进座果及形成无籽果实促进座果及形成无籽果实 用生长素溶液喷洒可控制落果；用生长素溶液喷洒可控制落果；浸花或喷花可形成无籽果实。浸花或喷花可形成无籽果实。35第35页，共129页。4.诱导菠萝开花和瓜类植物开雌花诱导菠萝开

17、花和瓜类植物开雌花 用生长素处理，可使菠萝在一年的用生长素处理，可使菠萝在一年的任何月份开花；任何月份开花；生长素处理可使瓜类植生长素处理可使瓜类植物多开雌花，提高产量。物多开雌花，提高产量。36第36页，共129页。A、完整植株中的、完整植株中的 腋芽由于顶端腋芽由于顶端 优势的影响而优势的影响而 被抑制被抑制B、去除顶芽使得、去除顶芽使得 腋芽免疫顶端腋芽免疫顶端 优势的影响优势的影响 （箭头）（箭头）C、对切面用含、对切面用含IAA 的羊毛脂凝胶的羊毛脂凝胶 处理（包含在处理（包含在 明胶胶囊中）明胶胶囊中）从而抑制了腋从而抑制了腋 芽的生长芽的生长生长素抑制了菜豆植株中腋芽的生长生长素

18、抑制了菜豆植株中腋芽的生长5引起顶端优势引起顶端优势 37第37页，共129页。第二节第二节 赤霉素类赤霉素类一、赤霉素的发现与化学结构一、赤霉素的发现与化学结构 1926年，黑泽英一（日本）在年，黑泽英一（日本）在水稻恶苗病菌（赤霉菌）水稻恶苗病菌（赤霉菌）的培养液中发现能引起水稻徒长的物质。的培养液中发现能引起水稻徒长的物质。但没有命名，更没有确定其化学结构。但没有命名，更没有确定其化学结构。（一）发现（一）发现38第38页，共129页。1938年，薮田贞次郎和住木谕介（日本）首次从赤年，薮田贞次郎和住木谕介（日本）首次从赤霉菌中霉菌中提取结晶出提取结晶出这种强烈刺激植物生长的物质，并命这

19、种强烈刺激植物生长的物质，并命名为名为赤霉素赤霉素。但没有分析和证明其化学结构。但没有分析和证明其化学结构。1959年，确定化学结构。年，确定化学结构。39第39页，共129页。赤霉烷，赤霉烷，4个环个环组成，含有组成，含有1920个的双萜类化合物。个的双萜类化合物。赤霉烷赤霉烷 BDCA（二）结构（二）结构40第40页，共129页。目前，在高等植物体内已经发现的赤霉素有目前，在高等植物体内已经发现的赤霉素有100多（多（125）种种。其中其中19C的种类的种类多于多于20C，生理活性也，生理活性也高于高于20C。赤霉素分子中有一个游离的羧基，因此呈酸性。赤霉素分子中有一个游离的羧基，因此呈酸

20、性。41第41页，共129页。二、赤霉素分布和运输二、赤霉素分布和运输 在高等植物中几乎所有的器官和组织中均含有赤霉素。在高等植物中几乎所有的器官和组织中均含有赤霉素。在在生殖器官生殖器官和和生长旺盛生长旺盛的区域赤霉素含量高，活性也高。休眠器的区域赤霉素含量高，活性也高。休眠器官官GA含量极少，活性也低。含量极少，活性也低。植物所含植物所含GA的种类随植物种类和器的种类随植物种类和器官而异。官而异。分分 布布42第42页，共129页。运运 输输 GA的运输的运输没有极性没有极性。根系合成。根系合成GA可通过木质部向可通过木质部向上运输，茎枝顶端合成上运输，茎枝顶端合成GA可通过韧皮部向下运输

21、，可通过韧皮部向下运输，植株上部合成的植株上部合成的GA可通过木质部与韧皮部分别向上可通过木质部与韧皮部分别向上与向下运输。与向下运输。43第43页，共129页。三、三、GA的存在形式与合成的存在形式与合成植物合成植物合成GA的部位是的部位是幼芽、幼根、发育的幼果和种子幼芽、幼根、发育的幼果和种子。GA存在存在形式形式游离型游离型束缚型束缚型44第44页，共129页。GA的生物合成途径的生物合成途径45第45页，共129页。甲瓦龙酸由乙酰甲瓦龙酸由乙酰CoA合成，在长日照条件下形合成，在长日照条件下形成赤霉素，短日条件下形成异戊烯基焦磷酸，然成赤霉素，短日条件下形成异戊烯基焦磷酸，然后在光敏色

22、素的作用下形成后在光敏色素的作用下形成脱落酸脱落酸。因此，夏。因此，夏季日照长，产生赤霉素促进植物生长；而冬季日照长，产生赤霉素促进植物生长；而冬季来临，日照短，产生脱落酸使芽进入休眠。季来临，日照短，产生脱落酸使芽进入休眠。46第46页，共129页。四、赤霉素的作用机理四、赤霉素的作用机理1.赤霉素调节生长素的水平赤霉素调节生长素的水平有三种看法：有三种看法：1）GA促进促进IAA的生物合成；的生物合成；2）GA能抑制能抑制IAA氧化酶与过氧化物酶活性；氧化酶与过氧化物酶活性；3）GA能使束缚型能使束缚型IAA转变为游离型转变为游离型IAA。47第47页，共129页。剥离糊粉层细胞仔细研究表

23、明，剥离糊粉层细胞仔细研究表明，GA不但诱导不但诱导-淀淀粉酶粉酶产生，也诱导其他水解酶的产生。产生，也诱导其他水解酶的产生。例如：例如：蛋白酶、蛋白酶、核酸酶核酸酶等。等。萌发萌发的大的大麦种麦种子子 完整种子（有完整种子（有GA）胚乳）胚乳淀粉水解淀粉水解 去掉胚的种子（无去掉胚的种子（无GA）胚乳）胚乳淀粉水解缓慢淀粉水解缓慢 去掉胚的种子去掉胚的种子GA，胚乳，胚乳淀粉水解淀粉水解2.GA诱导酶的生物合成诱导酶的生物合成 GA诱导诱导-淀粉酶的合成淀粉酶的合成48第48页，共129页。水解酶水解酶糊粉层糊粉层胚胚盾片盾片芽鞘芽鞘胚根胚根赤霉素赤霉素49第49页，共129页。3.调节细胞

24、壁中钙的水平调节细胞壁中钙的水平 赤霉素能使细胞壁中的钙离子进入胞质溶胶，导致细胞壁赤霉素能使细胞壁中的钙离子进入胞质溶胶，导致细胞壁的钙水平下降。的钙水平下降。CaCl2和和GA3对莴苣下胚轴生长速度的影响对莴苣下胚轴生长速度的影响50第50页，共129页。五、赤霉素的生理效应五、赤霉素的生理效应1.促进茎的伸长生长促进茎的伸长生长 在在GA的作用下，茎的伸长生长速度加快，的作用下，茎的伸长生长速度加快，但节间数目不变。但节间数目不变。GA对矮化豌豆幼苗茎伸长的作用对矮化豌豆幼苗茎伸长的作用51第51页，共129页。2.促进抽薹和开花促进抽薹和开花 赤霉素能代替某些植物对低温和长日照的需要，

25、诱导其抽薹和赤霉素能代替某些植物对低温和长日照的需要，诱导其抽薹和开花。开花。GA处理对需冷胡萝卜变种的作用处理对需冷胡萝卜变种的作用52第52页，共129页。3.麦芽糖化麦芽糖化 啤酒生产中，用啤酒生产中，用GA浸泡大麦种子直接诱导糊粉层细胞中浸泡大麦种子直接诱导糊粉层细胞中酶的合成，不需要发芽过程。可节约粮食酶的合成，不需要发芽过程。可节约粮食10%，缩短生产周，缩短生产周期期12天，啤酒的质量不受影响。天，啤酒的质量不受影响。4.促进果实生长及诱导无籽果实促进果实生长及诱导无籽果实 5.打破休眠，促进发芽打破休眠，促进发芽 促进包括营养繁殖器官（块茎、块根、鳞茎等）和种子的发芽。促进包括

26、营养繁殖器官（块茎、块根、鳞茎等）和种子的发芽。6.性别控制性别控制 GA可促进瓜类植物开雄花，多用于遗传育种方面可促进瓜类植物开雄花，多用于遗传育种方面。53第53页，共129页。第三节第三节 细胞分裂素细胞分裂素一、细胞分裂素类的发现与化学本质一、细胞分裂素类的发现与化学本质发发 现现 1948年美国威斯康辛大学的年美国威斯康辛大学的F.S.Skoog（斯库格）和中国的（斯库格）和中国的崔澂崔澂（中科院植物研究所）等，在烟草髓细胞培养时发（中科院植物研究所）等，在烟草髓细胞培养时发现：现：腺嘌呤的衍生物对细胞分裂和芽的分化有促进作用。腺嘌呤的衍生物对细胞分裂和芽的分化有促进作用。54第54

27、页，共129页。1955年年F.S.Skoog等人发现，等人发现，DNA的降解物能促进细胞的降解物能促进细胞分裂；分裂；培养基中加入放置很久的鲱鱼精子培养基中加入放置很久的鲱鱼精子DNA，细胞分裂加快；，细胞分裂加快；加入新鲜的加入新鲜的DNA，则不能促进细胞分裂。将，则不能促进细胞分裂。将DNA进行高压灭菌进行高压灭菌处理使其降解，提取分离纯化后发现，促进细胞分裂的物质处理使其降解，提取分离纯化后发现，促进细胞分裂的物质是：是：6-呋喃呋喃甲基甲基氨基嘌呤氨基嘌呤，后命名为，后命名为激动素（激动素（kinetin，KT）。55第55页，共129页。激动素结构（激动素结构（6-呋喃呋喃甲基甲基

28、氨基嘌呤氨基嘌呤）呋喃呋喃甲基甲基结结 构构56第56页，共129页。细胞分裂素是细胞分裂素是腺嘌呤的衍生物腺嘌呤的衍生物，天然的细胞分裂素分子中一，天然的细胞分裂素分子中一般均有般均有腺嘌呤腺嘌呤和和异戊烯侧链异戊烯侧链。天然的主天然的主要要CTK类物质类物质玉米素玉米素 二氢玉米素二氢玉米素 玉米素核苷玉米素核苷 异戊烯基腺苷异戊烯基腺苷57第57页，共129页。11269玉米素玉米素Z二氢玉米素二氢玉米素diHZ58第58页，共129页。二、二、CTK的分布与代谢的分布与代谢 CTK广泛存在于高等植物中，其含量为广泛存在于高等植物中，其含量为11000 ng/g，正在，正在发育与萌发的种

29、子和生长的果实，根尖、茎尖中含量较高。发育与萌发的种子和生长的果实，根尖、茎尖中含量较高。分分 布布59第59页，共129页。代代 谢谢1.CTK的生物合成的生物合成 一般认为一般认为CTK 合成部位在合成部位在根尖根尖。果实和种子中的果实和种子中的CTK 的来源存在争议。的来源存在争议。CTK可以通过木质部运输，在植株内运输是非极性的，可以通过木质部运输，在植株内运输是非极性的，运输形式主要是玉米素和玉米素核苷。运输形式主要是玉米素和玉米素核苷。60第60页，共129页。细胞分裂素的生物合成细胞分裂素的生物合成61第61页，共129页。2.CTK的氧化分解的氧化分解 植物组织中细胞分裂素的氧

30、化分解取决于细胞分植物组织中细胞分裂素的氧化分解取决于细胞分裂素氧化酶。该酶以分子氧为氧化剂。裂素氧化酶。该酶以分子氧为氧化剂。3.CTK存在形式存在形式存在存在形式形式结合型结合型游离型游离型62第62页，共129页。三、三、CTK的生理效应的生理效应1.促进细胞分裂与扩大促进细胞分裂与扩大 CTK的主要生理功能是促进细胞分裂。细胞分裂包括细的主要生理功能是促进细胞分裂。细胞分裂包括细胞核的分裂与胞质的分裂。胞核的分裂与胞质的分裂。CTK主要调节主要调节细胞质细胞质的分裂。的分裂。CTK还能诱导细胞体积加大。还能诱导细胞体积加大。63第63页，共129页。2.诱导器官分化诱导器官分化 CTK

31、 能诱导愈伤组织分化出芽，促进维管束发育。能诱导愈伤组织分化出芽，促进维管束发育。64第64页，共129页。3.解除顶端优势，促进侧芽生长解除顶端优势，促进侧芽生长 4.延缓叶片衰老延缓叶片衰老 CTK阻止核酸酶、蛋白酶等水解酶类的形成；吸引营养阻止核酸酶、蛋白酶等水解酶类的形成；吸引营养物质向物质向CTK所在的部位运输。所在的部位运输。5.促进叶绿素的生物合成（正相关）促进叶绿素的生物合成（正相关）6.打破休眠（协同）打破休眠（协同）65第65页，共129页。1963年，美国年，美国F.T.Addicot等人发现等人发现 1963年，英国年，英国P.F.Wareing等人发现等人发现 脱落素

32、脱落素休眠素休眠素二者为同种物质。二者为同种物质。1965年确定年确定化学结构，化学结构，1967年命名为年命名为脱落脱落酸酸。第四节第四节 脱落酸脱落酸一、脱落酸的发现与化学本质一、脱落酸的发现与化学本质发发 现现66第66页，共129页。ABA是以三个异戊二烯为基本结构单位构成的倍半萜类，含是以三个异戊二烯为基本结构单位构成的倍半萜类，含有有15个个C原子。原子。结结 构构67第67页，共129页。二、二、ABA的分布与代谢的分布与代谢1.脱落酸脱落酸的分布的分布 各种组织、器官分布均有各种组织、器官分布均有;分布特点：分布特点：A.衰老的叶片及果实中含量最高；衰老的叶片及果实中含量最高；

33、B.休眠的器官的含量高于正在生长的器官；休眠的器官的含量高于正在生长的器官；C.遇逆境时，植物体内的遇逆境时，植物体内的ABA含量迅速升高含量迅速升高。在正常条件下组织中在正常条件下组织中ABA含量很低，一般为含量很低，一般为 104000ng/gFW。68第68页，共129页。2.脱落酸的代谢脱落酸的代谢 植物合成植物合成ABA的场所是的场所是根系根系和和叶片叶片。根合成。根合成ABA的部位是根冠，叶片合成的部位是根冠，叶片合成ABA的部位是叶绿体。的部位是叶绿体。合成的前体物质：合成的前体物质：甲瓦龙酸甲瓦龙酸生物合成生物合成69第69页，共129页。合成途径主要有两条：合成途径主要有两条

34、：A.类萜途径直接类萜途径直接 MVAIPP FPPABA甲瓦龙酸在植物激素合成过程中的重要性：甲瓦龙酸在植物激素合成过程中的重要性：MVA IPP（异戊烯基焦磷酸）（异戊烯基焦磷酸）细胞分裂素细胞分裂素 胡萝卜素胡萝卜素脱落酸脱落酸 赤霉素赤霉素 B.类胡萝卜素途径间接，主要途径类胡萝卜素途径间接，主要途径 类胡萝卜素（如紫黄质、叶黄素等）类胡萝卜素（如紫黄质、叶黄素等）黄质醛黄质醛 ABA70第70页，共129页。脱落酸可以通过一些途径失去活性，其中主要有两条途径：脱落酸可以通过一些途径失去活性，其中主要有两条途径：A.氧化降解途径氧化降解途径 ABA 8羟基羟基ABA 红花菜豆酸红花菜豆

35、酸二氢红花菜豆酸二氢红花菜豆酸 B.结合失活途径结合失活途径 ABA+糖或氨基酸糖或氨基酸 结合态结合态ABA（无活性（无活性ABA的贮藏形的贮藏形式）式）代代 谢谢71第71页，共129页。二、脱落酸的生理效应二、脱落酸的生理效应1.促进休眠促进休眠 ABA能促进芽和种子的休眠、抑制其萌发。能促进芽和种子的休眠、抑制其萌发。2.抑制生长抑制生长促进器官脱落促进器官脱落 ABA是促进叶片、果实等器官脱落的物质。是促进叶片、果实等器官脱落的物质。72第72页，共129页。4.加速衰老（成熟）加速衰老（成熟）ABA抑制蛋白质的合成，加速核酸与蛋白质的降解，加速器官抑制蛋白质的合成，加速核酸与蛋白质

36、的降解，加速器官的衰老进程。的衰老进程。效应远远强于黑暗与效应远远强于黑暗与CO2等环境因素的影响。等环境因素的影响。73第73页，共129页。6.提高抗逆性提高抗逆性 一般来说，干旱、寒冷、高温、盐渍和水涝等逆境都能一般来说，干旱、寒冷、高温、盐渍和水涝等逆境都能使植物体内使植物体内ABA迅速增加，同时抗逆性增强。因此，迅速增加，同时抗逆性增强。因此，ABA被称为被称为应激激素或胁迫激素应激激素或胁迫激素（stress hormone）。）。74第74页，共129页。第五节第五节 乙烯（乙烯（ethylene，ETH）一、乙烯的发现一、乙烯的发现 1901年，俄国年，俄国Neljubow报道

37、，照明气中的乙烯会引起黑报道，照明气中的乙烯会引起黑暗中生长的豌豆幼苗产生暗中生长的豌豆幼苗产生“三重反应三重反应”，初步认为，初步认为乙烯乙烯是一种是一种植物生长物质。植物生长物质。20世纪世纪30年代发现，乙烯对果实、蔬菜和花卉的成熟及年代发现，乙烯对果实、蔬菜和花卉的成熟及衰老具有强烈地促进作用，并将其称为衰老具有强烈地促进作用，并将其称为“成熟激素成熟激素”。1965年被确定为植物激素。年被确定为植物激素。75第75页，共129页。二、乙烯的生物合成二、乙烯的生物合成1.乙烯合成的部位乙烯合成的部位 乙烯广泛地存在于植物的各种器官和组织中，含量通常乙烯广泛地存在于植物的各种器官和组织中

38、，含量通常在在0.0110nl/gh。以正在成熟的果实中含量最高。以正在成熟的果实中含量最高。2.乙烯的生物合成原料：乙烯的生物合成原料：蛋氨酸蛋氨酸 20世纪世纪70年代美国加州大学的亚当斯（年代美国加州大学的亚当斯（D.O.Adams）和）和杨祥发（杨祥发（S.F.Yang）发现了：）发现了：乙烯合成的蛋氨酸循环。乙烯合成的蛋氨酸循环。76第76页，共129页。蛋氨酸蛋氨酸乙烯乙烯生物生物合成合成的蛋的蛋氨酸氨酸循环循环 及调及调节节77第77页，共129页。发现人是发现人是亚当斯亚当斯（D.O.Adams）和）和杨祥发杨祥发（S.F.Yang）；）；原料为原料为蛋氨酸蛋氨酸（Met），乙

39、烯来自第），乙烯来自第3、4碳；碳；直接转变为乙烯的物质是直接转变为乙烯的物质是ACC（1-氨基环丙氨基环丙烷烷-1-羧酸）；羧酸）；利用利用ATP意义：意义：A.携带甲硫基，使其循环利用；携带甲硫基，使其循环利用；B.为下一个蛋氨酸提供碳源；为下一个蛋氨酸提供碳源；Eth的碳最终来自的碳最终来自ATP的核糖。的核糖。蛋氨酸循环总结蛋氨酸循环总结78第78页，共129页。ACC合成酶合成酶 果实成熟、器官衰老、果实成熟、器官衰老、IAA、逆境等均能提高该酶的、逆境等均能提高该酶的活力。乙烯的活力。乙烯的“自我催化自我催化”和和“自我抑制自我抑制”是该酶重要特是该酶重要特征。征。乙烯合成的调节乙

40、烯合成的调节79第79页，共129页。ACC氧化酶（乙烯形成酶）氧化酶（乙烯形成酶）在有氧条件下在有氧条件下将将ACC氧化为乙烯氧化为乙烯。有明显的。有明显的“自我催自我催化化”和和“自我抑制自我抑制”的特征。的特征。ACC丙二酰基转移酶丙二酰基转移酶 催化催化ACC形成形成N-丙二酰丙二酰-ACC，使，使ACC用于合成乙烯的用于合成乙烯的量减少。量减少。该酶的存在和活力的大小调节着植物体内乙烯的生物该酶的存在和活力的大小调节着植物体内乙烯的生物合成。合成。80第80页，共129页。1.乙烯的运输乙烯的运输 植物体内植物体内气态乙烯气态乙烯通过细胞间隙扩散到其他部位，但通过细胞间隙扩散到其他部

41、位，但 距离短。距离短。乙烯的长距离运输是以乙烯的长距离运输是以ACC水溶液水溶液的形式，通过木质的形式，通过木质 部进行。部进行。2.乙烯的钝化乙烯的钝化 分解为分解为CO2等气体代谢物；等气体代谢物；形成形成束缚态束缚态，如乙烯乙二醇和乙烯葡萄糖复合体等。，如乙烯乙二醇和乙烯葡萄糖复合体等。乙烯的运输与钝化乙烯的运输与钝化 81第81页，共129页。三、乙烯的生理作用三、乙烯的生理作用 1.三重反应三重反应 乙烯对茎伸长的抑制作用，促进茎的加粗和横向生长，偏上乙烯对茎伸长的抑制作用，促进茎的加粗和横向生长，偏上生长称为乙烯的生长称为乙烯的“三重反应三重反应”不同浓度乙烯对黄化幼苗不同浓度乙

42、烯对黄化幼苗I在黑暗中生长的影响（处理时间在黑暗中生长的影响（处理时间48h）82第82页，共129页。乙烯使番茄植株出现叶柄下弯，叶片下垂的现象叫叶柄乙烯使番茄植株出现叶柄下弯，叶片下垂的现象叫叶柄的的偏上生长偏上生长。A、西红柿叶片的偏上生长。、西红柿叶片的偏上生长。B、可用氧气存在的情形下，根中、可用氧气存在的情形下，根中ACC合成途径产生的乙烯导致通气组织的形成。氧缺乏时，合成途径产生的乙烯导致通气组织的形成。氧缺乏时，ACC被被转运到气生组织中，在那里合成乙烯导致叶片的偏上生长。转运到气生组织中，在那里合成乙烯导致叶片的偏上生长。AB83第83页，共129页。2.促进果实成熟促进果实

43、成熟 乙烯能增加细胞膜的透性，促使呼吸作用加强，引起果实内的乙烯能增加细胞膜的透性，促使呼吸作用加强，引起果实内的各种有机物发生急剧的生化变化，趋于成熟，达到可食程度。各种有机物发生急剧的生化变化，趋于成熟，达到可食程度。3.促进脱落与衰老促进脱落与衰老4.促进某些植物的次生物质排泌（乳胶、安息香产脂）促进某些植物的次生物质排泌（乳胶、安息香产脂）5.促进某些植物的开花与雌花分化促进某些植物的开花与雌花分化84第84页，共129页。第六节第六节 植物激素间的关系植物激素间的关系一、生长素与赤霉素一、生长素与赤霉素1.GA能够使能够使IAA处于较高的水平处于较高的水平2.两者比值控制形成层对木质

44、部和韧皮部的分化两者比值控制形成层对木质部和韧皮部的分化高，有利于木质部分化高，有利于木质部分化低，有利于韧皮部分化低，有利于韧皮部分化比例适中，既分化木质部又分化韧皮部比例适中，既分化木质部又分化韧皮部IAA比比GA85第85页，共129页。二、生长素与细胞分裂素二、生长素与细胞分裂素1.CTK能够加强能够加强IAA的极性运输的极性运输2.CTK促进侧芽生长，而促进侧芽生长，而IAA保持顶端优势保持顶端优势3.两者比值控制愈伤组织对根和芽的分化两者比值控制愈伤组织对根和芽的分化86第86页，共129页。三、乙烯和生长素三、乙烯和生长素1.IAA诱导乙烯的生成诱导乙烯的生成2.乙烯对生长素的影

45、响：乙烯对生长素的影响：a、抑制生长素的生物合成、抑制生长素的生物合成 b、抑制生长素的极性运输、抑制生长素的极性运输 c、促进生长素氧化酶活性、促进生长素氧化酶活性 四、其它四、其它1.赤霉素与脱落酸在萌发与休眠关系中作用相反赤霉素与脱落酸在萌发与休眠关系中作用相反2.CTK可使可使GA从自由型转变为束缚型从自由型转变为束缚型3.CTK/GA的比值影响雌雄异株的性别分化（比的比值影响雌雄异株的性别分化（比值高，开雌花；比值低，开雄花）值高，开雌花；比值低，开雄花）87第87页，共129页。第七节第七节 植物体内其他生长物质植物体内其他生长物质一、油菜素甾体类一、油菜素甾体类（BR）1.发现与

46、化学本质发现与化学本质 1979年年Grore从油菜花粉中分离出一种油菜素甾体类物从油菜花粉中分离出一种油菜素甾体类物质，并鉴定为甾醇内酯化合物，定名为油菜素内酯。质，并鉴定为甾醇内酯化合物，定名为油菜素内酯。分子式为：分子式为：C28H48O688第88页，共129页。2.生理效应生理效应1）促进细胞伸长和分裂）促进细胞伸长和分裂 BR刺激质膜上的刺激质膜上的ATP酶活性，促使质膜分泌酶活性，促使质膜分泌H+到细胞到细胞壁。所以壁。所以BR同样遵循同样遵循“酸生长酸生长”学说，促使细胞伸长。学说，促使细胞伸长。2）促进光合作用）促进光合作用3）延缓器官衰老）延缓器官衰老89第89页，共129

47、页。二、多胺（二、多胺（PA）1.多胺的发现多胺的发现 20世纪世纪60年代，美国耶鲁大学年代，美国耶鲁大学Galston实验小组进行了系统实验小组进行了系统的研究，的研究，发现发现PA具有刺激植物生长和防止衰老等作用。具有刺激植物生长和防止衰老等作用。2.多胺的种类和分布多胺的种类和分布 多胺是一类低分子量脂肪族含氮碱。多胺是一类低分子量脂肪族含氮碱。高等植物含有的多胺主要有高等植物含有的多胺主要有5种种，胺基数目越多，生物活性越强。胺基数目越多，生物活性越强。一般来说，细胞分裂旺盛的地方，多胺含量较多。一般来说，细胞分裂旺盛的地方，多胺含量较多。90第90页，共129页。表表 高等植物中游

48、离的多胺高等植物中游离的多胺91第91页，共129页。3.多胺的代谢多胺的代谢1）多胺的生物合成（图）多胺的生物合成（图8-25）亚精胺和精胺的合成与亚精胺和精胺的合成与SAM有关，因此多胺和乙烯有关，因此多胺和乙烯合成相互竞争合成相互竞争SAM。2）多胺的氧化）多胺的氧化4.多胺的生理效应多胺的生理效应 1）促进生长）促进生长 2）延缓衰老）延缓衰老3）提高作物抗性）提高作物抗性4）刺激不定根的形成）刺激不定根的形成5）调节植物的开花过程）调节植物的开花过程92第92页，共129页。5.多胺的作用机理多胺的作用机理1）促进核酸与蛋白质的生物合成）促进核酸与蛋白质的生物合成 PA可稳定核酸和核

49、糖体，并促进核酸的生物合成可稳定核酸和核糖体，并促进核酸的生物合成2）充当植物激素作用的媒介）充当植物激素作用的媒介 外施外施IAA，GA，CTK等植物激素可促进多胺生物合成；等植物激素可促进多胺生物合成；外施外施ABA抑制抑制PA的合成的合成 93第93页，共129页。三、茉莉酸类三、茉莉酸类 茉莉酸类茉莉酸类（jasmonates，JAs）是广泛存在于植物体内的一类化是广泛存在于植物体内的一类化合物，现已发现了合物，现已发现了30多种。多种。包括茉莉酸（包括茉莉酸（JA）和茉莉酸甲酯（）和茉莉酸甲酯（MJ）JA和和MJ普遍存在普遍存在于高等植物中。于高等植物中。1.分子结构和生物合成分子结

50、构和生物合成分分子子结结构构JA或或MJ的异构的异构体都具有生物活体都具有生物活性，其中以（性，其中以（+）JA的活性最的活性最高。高。94第94页，共129页。JA的生物合成途径是以不饱和脂肪酸亚麻酸为起点。的生物合成途径是以不饱和脂肪酸亚麻酸为起点。亚麻酸经脂氧合酶（亚麻酸经脂氧合酶（lipoxygenase）催化加氧作用产生脂）催化加氧作用产生脂肪酸过氧化氢物，再经过氧化氢物环化酶（肪酸过氧化氢物，再经过氧化氢物环化酶（hydroperoxide cyclase）的作用转变为）的作用转变为8碳的环脂肪酸（碳的环脂肪酸（cyclic fatty acid），），最后经还原及多次最后经还原及