植物生长物质2
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(共39张PPT)
第二节 赤霉素类
gibberellin(gibberellic acid) GA
一、发现、结构、分布
结构特征：
活性强的都具有完整赤霉烷的环结构。
环系统上第七位碳原子上的羧基是必需具有的。
活性强的GA在A环上都具有内酯结构，即19碳。
分布：普遍而不均匀。
产生部位：幼芽、幼根、未成熟种子、胚等幼嫩组织.
也分束缚型和自由型
传导：无极性，通过木质部向上，通过韧皮部上下。
二、生物合成
乙酰CoA 甲羟戊酸（MVA） 异戊烯焦磷酸（IPP）
牻牛儿牻牛儿焦磷酸（GGPP） 内-贝壳杉烯
GA12-7-醛 GA12 GA3等
人工合成的生长延缓剂，如AMO-1618、CCC、福斯方-D都能抑制GA合成，表现出与GA相反的作用。
甲瓦龙酸
CPP
COOH
GA12
3CH2C-OCoA
O
CH2—COOH
HO—C—CH2
CH2—CH2OH
OH OH
H3C-C=CH-CH2- O- P -O-P-OH
CH2
O
O
4分子缩合
GGPP
OPP
Kaurene贝壳杉烯
贝壳杉烯酸
各种GA
-CCC
-AMO-1618，
-Phosphor-D
OPP
GA的生物合成及一些生长延缓剂的作用部位图
COOH
COOH
IPP
三、GA的生理作用和机理
1、 促进茎的伸长和细胞分裂
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。
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GA促进生长。
Effect of GA3 on stem elongation of Progress No.9 dwarf pea（矮生豌豆） seedlings:(left) control plants, (right) plants seven days after treatment with 5 g GA3.
CK
100pg
1ng
Promotion of leaf sheath elongation of Tanginbozu dwarf rice three days after treatment with GA3.
GA3.处理3天后矮化稻种子叶鞘伸长情况
GA促进植物伸长机制
刺激细胞分裂：缩短细胞分裂间期，促进DNA复制。促进物质水解，提供生长所需的能量及细胞壁合成的原料，而且使细胞内水势下降，细胞吸水。
刺激细胞伸长：也有壁酸化现象，但促进伸长的有效期较IAA长。
GA促进细胞伸长有着不同于IAA的机制。
2、 打破休眠，促进种子萌发
需光种子用100mg/L GA3处理,代替红光、低温促进萌发。
机理：诱导种子糊粉层中α-淀粉酶的合成。
活化已存在于糊粉层中的β-淀粉酶；RNA酶和各种蛋白酶进行活化或新合成，使胚乳中的贮藏物质降解为小分子物质，为盾片吸收供胚生长之用。
GA促胚生长
胚
胚乳
糊粉
盾片（子叶）
胚根
Amylase Induction in Barley Seed大麦种子中淀粉酶的诱导
水解酶
盾片
胚芽鞘
糊粉层
含淀粉的胚乳
顶端分生组织
种皮
应用：
啤酒生产工业上的糖化。
马铃薯休眠芽的萌发, 可以用0.5-1.0ppm GA3浸薯块破除休眠，催芽供栽培所用。
生长素的生理作用
1、促进细胞伸长
2、顶端优势
3、促根生长和形成
4、延迟叶子脱落
5、促进果实发育及单性结实
插枝生根
增加棉花、果树、蔬菜的座果率、
疏花、疏果和形成无籽果实
诱导菠萝开花、黄瓜开雌化
原理：酸生长理论、基因活化理论
浓度：根 芽 茎
杀除杂草
GA的生理作用和机理
1、 促进茎的伸长和细胞分裂
2、 打破休眠，促进种子萌发
RNA酶和各种蛋白酶进行活化或新合成
α-淀粉酶的合成
β-淀粉酶
啤酒生产
休眠芽催化
常温对照
GA3
低温处理
3 促进抽苔和开花
GA代替低温和长日照的作用
4 促进座果和单性结实
10-20ppm GA3于花期喷施可提高葡萄、苹果和梨的座果率。在开花后一周, 用200-500ppm GA可使葡萄无籽率达60～90%。
5 控制性别表现
GA3 1000ppm，处理4-5叶期，促进黄瓜雄花的形成, 抑制雌花的形成（与生长素相反）。用于不育系纯种繁殖。
生产上应用
左：未经赤霉素处理的葡萄 右：经过赤霉素处理的葡萄
第三节 细胞分裂素 cytokinin,CTK
一、发现、结构、分布
第一个天然的CTK是1964年在甜玉米未成熟种子中提取出来的，故称玉米素。
CTK的基本结构和种类
H-N-R1
N
N
N
N
R2
R3
基本结构
腺嘌呤衍生物
N
N
N
N
H
H
H-N-CH2-C=C
CH3
CH3
H
N
N
N
N
H
H
H-N-CH2-C=C
CH3
CH2OH
H
N
N
N
N
H
H
H-N-CH2-C- CH
CH3
CH2OH
H
H
异戊烯腺嘌呤
玉米素
二氢玉米素
P181、P200
细胞分裂素类物质是存在于反密码子的邻近部位。而这个部位可能是蛋白质合成时tRNA附着至核蛋白体-mRNA复合体的地方,对蛋白质的合成进行调节 。
外源细胞分裂素并不参入tRNA中
游离细胞分裂素
存在于tRNA中细胞分裂素
二、生物合成
主要集中在根尖合成
证据：伤流液中有、在淹水条件下少、去根则少、距根尖不同距离测含量0~1mm最多。
运输
途径：从头合成
tRNA降解
Biosynthesis of CTK
N
N
N
N
H
H-N-H
O
P-O-CH2
OH OH
异戊烯焦磷酸（IPP）
腺苷-5`-单磷酸（AMP）
异戊烯AMP合酶
-3O4P2-O-CH2-C=C
CH3
CH3
H
CH2-C=C
CH3
CH3
H
N
N
N
N
H
H-N-
O
P-O-CH2
OH OH
异戊烯AMP
CH2-C=C
CH3
CH3
H
N
N
N
N
H
H-N-
H
异戊烯腺嘌呤
1、 促进细胞分裂及横向增粗
加CTK
愈伤组织
萝卜子叶
对照
三、Physiological role and application of CTK生理作用和应用
Crown gall（冠瘿） tumor on a tomato plant.
The stem of a one-month-old tomato seedling was wounded with a needle carrying a culture of wild-type Agrobacterium tumefaciens. The crown gall tumor was photographed one month later.
植物冠缨有Ti质粒；
T-DNA含 3 个基因，1个编码异戍烯AMP合酶（合成CTK），2个编码从Trp到 IAA的生长素合成酶。
突变体（rooty)：无异戍烯AMP合酶，生长缓慢，多根少叶。
突变体（leafy):无IAA合成酶基因，生长缓慢，多叶少根。
2 、诱导芽的分化：烟草愈伤组织，CTK/IAA比值高时, 可分化成芽。CTK/IAA低时, 则形成根。如CTK/IAA比例中等，只分裂，不分化。
CTK/IAA比例高
CTK/IAA比例低
CTK/IAA比例中等
3、解除顶端优势, 促进侧芽生长
CTK，腋芽
4、 延缓叶片衰老
H2O全叶衰老
CTK
保鲜：草莓（10ppm KT）
柑桔（400ppm 6-BA）
蘑菇（100ppm 6-BA）
（1）阻止部分衰老的相关基因（SAGs)
Leaf development
Full expansion
Senescence progression
Yellow leaf
Young green leaf onset
SDGs
SAGs ClassI
ClassII
(e.g. cab,ssu)
SDG-senescence down regulated gene
promoter
SAG12
promoter
SAG12
CTK
Onset of senescence
CTK↓
RNA Polymerase聚合酶
promoter
SAG12
SAG12mRNA
Senescence
Senescence caused by SAG12 expression表达
（2）、 防止生物大分子分解
CTK can inhibit synthesis of protease, nuclease, and lipase.
Protein metabolism代谢
during senescence
GDH：谷氨酸脱氢酶
GS ：谷氨酰胺合成酶
蛋白水解酶
酮戊二酸
Photosynthetic Rate (μmolCO2m-2s-1)
转IPT植物
野生型
Leaf Position
0
10
（3）、延迟光合衰退，维持正常呼吸
(4) 、维持气孔开放
(5)、减少并清除自由基
保持膜的完整性
(6)、促进同化物再分配
有建库能力
在延迟衰老中许多细胞分裂素可代替根的作用。当不定根形成时，叶片细胞分裂素含量明显上升。
四、CTK在生产上的应用
1、溶解性
2、蔬菜上应用
3、水果上应用
4、食用菌上应用
5、延长鲜切花保存期
莴苣种子用100ppm6-BA浸3分钟，高温播种提高发芽率。
采收时喷洒后即用塑料袋密封可延长贮存期。 10ppm6-BA
延长草莓、樱桃贮存期，
处理柑橘幼果增加座果率。
10ppmKT
400ppm6-BA
100ppm6-BA浸10分钟
第二节 赤霉素类
gibberellin(gibberellic acid) GA
一、发现、结构、分布
结构特征：
活性强的都具有完整赤霉烷的环结构。
环系统上第七位碳原子上的羧基是必需具有的。
活性强的GA在A环上都具有内酯结构，即19碳。
分布：普遍而不均匀。
产生部位：幼芽、幼根、未成熟种子、胚等幼嫩组织.
也分束缚型和自由型
传导：无极性，通过木质部向上，通过韧皮部上下。
二、生物合成
乙酰CoA 甲羟戊酸（MVA） 异戊烯焦磷酸（IPP）
牻牛儿牻牛儿焦磷酸（GGPP） 内-贝壳杉烯
GA12-7-醛 GA12 GA3等
人工合成的生长延缓剂，如AMO-1618、CCC、福斯方-D都能抑制GA合成，表现出与GA相反的作用。
甲瓦龙酸
CPP
COOH
GA12
3CH2C-OCoA
O
CH2—COOH
HO—C—CH2
CH2—CH2OH
OH OH
H3C-C=CH-CH2- O- P -O-P-OH
CH2
O
O
4分子缩合
GGPP
OPP
Kaurene贝壳杉烯
贝壳杉烯酸
各种GA
-CCC
-AMO-1618，
-Phosphor-D
OPP
GA的生物合成及一些生长延缓剂的作用部位图
COOH
COOH
IPP
三、GA的生理作用和机理
1、 促进茎的伸长和细胞分裂
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。
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GA促进生长。
Effect of GA3 on stem elongation of Progress No.9 dwarf pea（矮生豌豆） seedlings:(left) control plants, (right) plants seven days after treatment with 5 g GA3.
CK
100pg
1ng
Promotion of leaf sheath elongation of Tanginbozu dwarf rice three days after treatment with GA3.
GA3.处理3天后矮化稻种子叶鞘伸长情况
GA促进植物伸长机制
刺激细胞分裂：缩短细胞分裂间期，促进DNA复制。促进物质水解，提供生长所需的能量及细胞壁合成的原料，而且使细胞内水势下降，细胞吸水。
刺激细胞伸长：也有壁酸化现象，但促进伸长的有效期较IAA长。
GA促进细胞伸长有着不同于IAA的机制。
2、 打破休眠，促进种子萌发
需光种子用100mg/L GA3处理,代替红光、低温促进萌发。
机理：诱导种子糊粉层中α-淀粉酶的合成。
活化已存在于糊粉层中的β-淀粉酶；RNA酶和各种蛋白酶进行活化或新合成，使胚乳中的贮藏物质降解为小分子物质，为盾片吸收供胚生长之用。
GA促胚生长
胚
胚乳
糊粉
盾片（子叶）
胚根
Amylase Induction in Barley Seed大麦种子中淀粉酶的诱导
水解酶
盾片
胚芽鞘
糊粉层
含淀粉的胚乳
顶端分生组织
种皮
应用：
啤酒生产工业上的糖化。
马铃薯休眠芽的萌发, 可以用0.5-1.0ppm GA3浸薯块破除休眠，催芽供栽培所用。
生长素的生理作用
1、促进细胞伸长
2、顶端优势
3、促根生长和形成
4、延迟叶子脱落
5、促进果实发育及单性结实
插枝生根
增加棉花、果树、蔬菜的座果率、
疏花、疏果和形成无籽果实
诱导菠萝开花、黄瓜开雌化
原理：酸生长理论、基因活化理论
浓度：根 芽 茎
杀除杂草
GA的生理作用和机理
1、 促进茎的伸长和细胞分裂
2、 打破休眠，促进种子萌发
RNA酶和各种蛋白酶进行活化或新合成
α-淀粉酶的合成
β-淀粉酶
啤酒生产
休眠芽催化
常温对照
GA3
低温处理
3 促进抽苔和开花
GA代替低温和长日照的作用
4 促进座果和单性结实
10-20ppm GA3于花期喷施可提高葡萄、苹果和梨的座果率。在开花后一周, 用200-500ppm GA可使葡萄无籽率达60～90%。
5 控制性别表现
GA3 1000ppm，处理4-5叶期，促进黄瓜雄花的形成, 抑制雌花的形成（与生长素相反）。用于不育系纯种繁殖。
生产上应用
左：未经赤霉素处理的葡萄 右：经过赤霉素处理的葡萄
第三节 细胞分裂素 cytokinin,CTK
一、发现、结构、分布
第一个天然的CTK是1964年在甜玉米未成熟种子中提取出来的，故称玉米素。
CTK的基本结构和种类
H-N-R1
N
N
N
N
R2
R3
基本结构
腺嘌呤衍生物
N
N
N
N
H
H
H-N-CH2-C=C
CH3
CH3
H
N
N
N
N
H
H
H-N-CH2-C=C
CH3
CH2OH
H
N
N
N
N
H
H
H-N-CH2-C- CH
CH3
CH2OH
H
H
异戊烯腺嘌呤
玉米素
二氢玉米素
P181、P200
细胞分裂素类物质是存在于反密码子的邻近部位。而这个部位可能是蛋白质合成时tRNA附着至核蛋白体-mRNA复合体的地方,对蛋白质的合成进行调节 。
外源细胞分裂素并不参入tRNA中
游离细胞分裂素
存在于tRNA中细胞分裂素
二、生物合成
主要集中在根尖合成
证据：伤流液中有、在淹水条件下少、去根则少、距根尖不同距离测含量0~1mm最多。
运输
途径：从头合成
tRNA降解
Biosynthesis of CTK
N
N
N
N
H
H-N-H
O
P-O-CH2
OH OH
异戊烯焦磷酸（IPP）
腺苷-5`-单磷酸（AMP）
异戊烯AMP合酶
-3O4P2-O-CH2-C=C
CH3
CH3
H
CH2-C=C
CH3
CH3
H
N
N
N
N
H
H-N-
O
P-O-CH2
OH OH
异戊烯AMP
CH2-C=C
CH3
CH3
H
N
N
N
N
H
H-N-
H
异戊烯腺嘌呤
1、 促进细胞分裂及横向增粗
加CTK
愈伤组织
萝卜子叶
对照
三、Physiological role and application of CTK生理作用和应用
Crown gall（冠瘿） tumor on a tomato plant.
The stem of a one-month-old tomato seedling was wounded with a needle carrying a culture of wild-type Agrobacterium tumefaciens. The crown gall tumor was photographed one month later.
植物冠缨有Ti质粒；
T-DNA含 3 个基因，1个编码异戍烯AMP合酶（合成CTK），2个编码从Trp到 IAA的生长素合成酶。
突变体（rooty)：无异戍烯AMP合酶，生长缓慢，多根少叶。
突变体（leafy):无IAA合成酶基因，生长缓慢，多叶少根。
2 、诱导芽的分化：烟草愈伤组织，CTK/IAA比值高时, 可分化成芽。CTK/IAA低时, 则形成根。如CTK/IAA比例中等，只分裂，不分化。
CTK/IAA比例高
CTK/IAA比例低
CTK/IAA比例中等
3、解除顶端优势, 促进侧芽生长
CTK，腋芽
4、 延缓叶片衰老
H2O全叶衰老
CTK
保鲜：草莓（10ppm KT）
柑桔（400ppm 6-BA）
蘑菇（100ppm 6-BA）
（1）阻止部分衰老的相关基因（SAGs)
Leaf development
Full expansion
Senescence progression
Yellow leaf
Young green leaf onset
SDGs
SAGs ClassI
ClassII
(e.g. cab,ssu)
SDG-senescence down regulated gene
promoter
SAG12
promoter
SAG12
CTK
Onset of senescence
CTK↓
RNA Polymerase聚合酶
promoter
SAG12
SAG12mRNA
Senescence
Senescence caused by SAG12 expression表达
（2）、 防止生物大分子分解
CTK can inhibit synthesis of protease, nuclease, and lipase.
Protein metabolism代谢
during senescence
GDH：谷氨酸脱氢酶
GS ：谷氨酰胺合成酶
蛋白水解酶
酮戊二酸
Photosynthetic Rate (μmolCO2m-2s-1)
转IPT植物
野生型
Leaf Position
0
10
（3）、延迟光合衰退，维持正常呼吸
(4) 、维持气孔开放
(5)、减少并清除自由基
保持膜的完整性
(6)、促进同化物再分配
有建库能力
在延迟衰老中许多细胞分裂素可代替根的作用。当不定根形成时，叶片细胞分裂素含量明显上升。
四、CTK在生产上的应用
1、溶解性
2、蔬菜上应用
3、水果上应用
4、食用菌上应用
5、延长鲜切花保存期
莴苣种子用100ppm6-BA浸3分钟，高温播种提高发芽率。
采收时喷洒后即用塑料袋密封可延长贮存期。 10ppm6-BA
延长草莓、樱桃贮存期，
处理柑橘幼果增加座果率。
10ppmKT
400ppm6-BA
100ppm6-BA浸10分钟
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