植物生长物质3

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名称 植物生长物质3
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科目 生物学
更新时间 2011-06-15 20:09:48

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(共46张PPT)
第四节 乙烯 ethylene Eth
一、分布和合成
Distribute and Biosynthesis of Eth
植物的所有部位都能产生乙烯。正在成熟的果实和衰老组织中产生最多,含量也最多,但正在生长和伸长的组织如芽、幼叶的产生和含量也很高。当植物受机械或逆境胁迫时,乙烯生成量增加。
CH2=CH2
一、乙烯的发现与结构特点?
早在19世纪中叶(1864)就有关于燃气街灯漏气会促进附近的树落叶的报道,但到20世纪初(1901)俄国的植物学家奈刘波(Neljubow)才首先证实是照明气中的乙烯在起作用。
第一个发现植物材料能产生一种气体并对邻近植物材料的生长产生影响的人是卡曾斯(Cousins,1910),他发现橘子产生的气体能催熟同船混装的香蕉。
虽然1930年以前人们就已认识到乙烯对植物具有多方面的影响,但直到1934年甘恩(Gane)才获得植物组织确实能产生乙烯的化学证据。但当时认为乙烯是通过IAA起作用的。
1959年,由于气相色谱的应用,伯格(S.P.Burg)等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,产生的乙烯量不断增加。1965年在伯格的提议下,乙烯才被公认为是植物的天然激素。 ?
Regulation of Eth biosynthesis
MACC
(N-丙二酰ACC)
ACC
SAM
AVG
AOA
抑制因子
成熟、衰老、IAA、损伤、冷害、旱、涝
促进因子
CH2=CH2
O2
CO2+HCN+H2O
成熟
无O2,解偶联剂Co2+ , >35oC,自由基清除剂
EFE
ACC合酶
H2C
H2C
C
NH3+
COO-
H2C
H2C
C
NH
COO-
COO-
CH2
-C=O
EFE:乙烯形成酶
不可逆
失活
二、功能和应用
Physiological role and application of Eth
1、 Triple response(三重反应)
由乙烯产生的典型生理反应,它指乙烯对茎伸长的抑制,茎的加粗和横向生长(偏上生长)。
The triple response to ethylene of six-day-old etiolated pea(黄化豌豆) seedlings and four-day-old etiolated mung bean(绿豆) seedlings
Epinasty(偏上(性)生长):
是指器官的上部生长速度快于下部的现象
正常植株
淹水或乙烯处理植株
乙烯对茎与叶柄都有偏上生长的作用,从而造成了茎横生和叶下垂
2、 促进果实成熟
500-1000ppm乙烯利。2-氯乙基膦酸,ClCH2CH2OP (OH)2,一种有机酸, 其纯品为无色针状结晶。易溶于水、乙醇,不溶于石油醚。在溶液pH 4时可迅速释放出乙烯。
乙烯利处理
机理:增强膜透性,加速呼吸
3、 诱导脱落
应用:棉花、葡萄采收期脱叶。
600-800 ppm。
4、 促进开雌花
瓜类1-4叶期100-200 ppm乙烯利。
5、促进次生物质排出
5%的乙烯利,橡胶树产胶、漆树产漆、
松树、安息香树产脂。
脱落激素
乙烯的作用机理
由于乙烯能提高很多酶,如过氧化物酶、纤维素酶、果胶酶和磷酸酯酶等的含量及活性,因此,乙烯可能在翻译水平上起作用。
但乙烯对某些生理过程的调节作用发生得很快,如乙烯处理可在5min内改变植株的生长速度,这就难以用促进蛋白质的合成来解释了。
有人认为乙烯的作用机理与IAA的相似,其短期快速效应是对膜透性的影响,而长期效应则是对核酸和蛋白质代谢的调节。
近年来通过对拟南芥(Arabidopsis thaliana)乙烯反应突变体的研究,发现了分子量为147 000的ETR1蛋白作为乙烯受体在乙烯信号转导过程的最初步骤上起作用。
乙烯信号转导过程中某些组分的分子特性正在被阐明,但受体与乙烯结合的机理尚不清楚,正在研究之中。?
与生长素的关系
相同:促进菠萝开花,增加黄瓜雌花。
相反:乙烯抑制伸长而加强横向生长,使茎粗短。可能是干扰生长素的极性运输。
生长素诱导乙烯产生,当乙烯超过一定浓度时,又可切断生长素的合成或运输,形成反馈调节。
第五节 脱落酸 (abscisic acid ABA)
一、发现、结构、分布、合成
1964, 棉桃 ---abscisin, 槭树叶 ---dormin.
CH3
COOH
CH3
CH3
CH3
OH
O
倍半萜
广泛存在植物体中,以休眠、脱落器官为高。
Biosynthesis of abscisic acid
异戊烯焦磷酸
法尼基焦磷酸
二、生理功能与应用
Physiological role and application of ABA
1、ABA诱导气孔关闭
抗干旱的信号标志。抗蒸腾剂,10-100ppm。
ABA诱导气孔关闭的机理:
ABA 膜上受体 IP3
促Cl-外流
胞内Ca2+ 抑K+内流 保卫细胞失水
促K+外流 气孔关闭
将ABA溶液涂抹于去除叶片的棉花外植体叶柄切口上,几天后叶柄就开始脱落,此效应十分明显,已作为脱落酸的生物鉴定法。
促进落叶物质的检定法
2、促进休眠 植物的生长和休眠由GA和ABA调节
3、促进脱落
4、提高植物抗逆性
形成低分子量蛋白质:渗透素(Osmotin)、脱水素( dehydorin)大量积累有助于抗胁迫能力的提高。
应激激素
1、促进生长
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
一、生长素
auxin
二、赤霉素 GA
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
3、促进抽苔和开花
4、促进座果和单性结实
5、控制性别表现
H-N-R1
N
N
N
N
R2
R3
腺嘌呤衍生物
三、细胞分裂素CTK
1、促进细胞分裂及横向增粗
CTK生理作用和机理
(1) 阻止部分衰老的相关基因 (2) 防止生物大分子分解
(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 (6) 促进同化物再分配   
3、解除顶端优势, 促进侧芽生长
2、诱导芽的分化
4、延缓叶片衰老
功能和应用
1、三重反应
2、促进果实成熟
3、诱导脱落
4、促进开雌花
5、促进次生物质排出
四、乙烯 ethylene Eth
CH2=CH2
相互关系
Reaction between plant hormones
1、 IAA and GA
互作 Promotion
拮抗Antagonism
IAA——雌花↑
GA--雌花↓,雄花↑
GA3
CK
IAA
IAA+GA3
2、 IAA and CTK
Promotion:IAA使CTK的作用持续期延长,CTK能加强IAA的极性运输。
Antagonism:CTK—侧芽发育, IAA—顶端优势。
器官分化
3、IAA and Eth
Promotion:IAA提高Eth含量。
Antogonism:Eth抑制IAA合成, 促进IAA氧化,阻止IAA运输。
4、ABA and GA
Antagonism: ABA抑制GA3诱导α-淀粉酶的形成,抑制GA促进枝叶伸长的作用。
部位 生长素 赤霉素 细胞分裂素 脱落酸
茎尖 +++ +++ +++ -
幼叶 +++ +++ - -
伸长茎 ++ ++ - -
侧芽 + ++ - -
成熟叶 + + - +++
成熟茎 + + - -
根 + - - -
根尖 ++ ++ +++ -
植物不同部位各生长素的相对浓度
第六节 其他天然植物生长物质
Other plant growth substance
一、油菜素内酯(brassinolide, BR)
1979年Grove等从油菜
花粉中提纯分离出一种
以甾醇为骨架的油菜素
甾体类物质。
油菜素内酯(BR1)的结构
含量

各植物激素在植物体内含量比较
IAA: 10~100 ng/gFW
GA: 1~1000 ng/gFW
CTK:1~100 ng/gFW
ABA:10~50 ng/gFW
Eth: 0.01~10 nl /gFW
BR: 50 ng/g花粉
作用:
1、促进细胞伸长和分裂
2、促进花粉管伸长
3、促进核酸和蛋白质合成及影响一些酶的活性
4、促进光合作用
5、促进植物对NO3-的吸收和运输。
6、提高植物抗逆性
油菜素甾体类化合物的生理效应及应用
1.促进细胞伸长和分裂
用10ng·L-1的油菜素内酯处理菜豆幼苗第二节间,便可引起该节间显著伸长弯曲,细胞分裂加快,节间膨大,甚至开裂,这一综合生长反应被用作油菜素内酯的生物测定法(bean bioassay)。
BR1促进细胞的分裂和伸长,其原因是增强了RNA聚合酶活性,促进了核酸和蛋白质的合成;BR1还可增强ATP酶活性,促进质膜分泌H+到细胞壁,使细胞伸长。?
2.促进光合作用
BR可促进小麦叶RuBP羧化酶的活性,因此可提高光合速率。BR1处理花生幼苗后9d,叶绿素含量比对照高10%~12%,光合速率加快15%。
放射性CO2示踪试验表明,BR1对叶片中光合产物向穗部运输有促进作用。?
BR促进细胞分裂和伸长
BR促进黄化水稻叶弯曲
3.提高抗逆性
水稻幼苗在低温阴雨条件下生长,若用10-4mg·L-1BR1溶液浸根24h,则株高、叶数、叶面积、分蘖数、根数都比对照高,且幼苗成活率高、地上部干重显著增多。此外,BR1也可使水稻、茄子、黄瓜幼苗等抗低温能力增强。
除此之外,BR还能通过对细胞膜的作用,增强植物对干旱、病害、盐害、除草剂、药害等逆境的抵抗力,因此有人将其称为“逆境缓和激素”。?
BR主要用于增加农作物产量,减轻环境胁迫,有些也可用于插枝生根和花卉保鲜。
随着对BR研究的深入和成本低的人工合成类似物的出现,BR在农业生产上的应用必将越来越广泛,一些科学家已提议将油菜素甾醇类列为植物的第六类激素。?
农业上应用:0.001-0.1ppmBR的溶液喷施
促进作物生长,提高产量
提高座果率,促进果实肥大
启动葡萄休眠芽
提高抗性
O
O
OH
OH
HO
HO
二、多胺 polyamine
是生物体代谢过程中产生的具有生物活性的低分子量脂肪族含氮碱。
作用:促进细胞分裂,稳定膜结构,稳定分离的原生质体,促进一些果实的发育,促进植物生长,延迟植物衰老,抵抗各种胁迫的伤害等。
高等植物中的多胺
腐胺(Put) NH2(CH2)4NH2
尸胺(Cad) NH2(CH2)5NH2
亚精胺(Spd) NH2(CH2)3NH (CH2)4NH2
高亚精胺(Hspd) NH2(CH2)4NH (CH2)4NH2
精胺(Spm) NH2(CH2)3NH (CH2)4NH(CH2)3NH2
鲱精胺(Agm) NH2(CH2)5NH C (NH) NH2
胺基数目越多,生理活性越大。
三、水杨酸(salicylic acid, SA)
作用:1、天南星科植物佛焰花序的生热素
2、促进某些植物开花和影响性别表达,抑制黄瓜雌花促进较低节位上的雄花。
3、是植物产生抗病性的信号物质
-COOH
-OH
四、茉莉酸(jasmonic, acid, JA)及其甲酯(methyl jasmonate, MJ)
促进作用:乙烯合成,叶片衰老,气孔关闭,呼吸作用,蛋白质合成,块茎形成。
抑制作用:种子萌发,营养生长,花芽形成,叶绿素形成,光合作用。
还能提高植物的抗逆性,增强对病虫和机械伤害的防卫能力。
抑制生长 促进衰老
O
COOH
O
COOH
O
COOH
O
COOH
(+)茉莉酸
(-)茉莉酸
(-)7-异-茉莉酸
(+)7-异-茉莉酸
抑制生长 促进衰老
第七节 植物生长调节剂
Plant growth regulators
一、植物生长促进剂
Plant growth-promoters
生长素类似物:
吲哚衍生物:IAA、IPA、IBA。
萘的衍生物:NAA、NOA。
氯代苯的衍生物:2.4-D、2.4.5-D, 2.4.6-三氯苯甲酸, 2.3.6-三氯苯甲酸。
细胞分裂素类:KT、 6-BA、二苯脲等。
二、植物生长抑制剂
Plant growth inhibitors
植物生长抑制剂是一类抗IAA类物质,作用只能为IAA所恢复,不能被GA恢复。
1、三碘苯甲酸:抑制生长素极性运输。100ppm喷施大豆使植株矮化, 花芽分化与结荚量增多, 提早成熟, 防止倒状。
COOH
C
H– C C—I
I-- C C—I
C
H
2、整形素:多用于盆景。
3、马来酰肼:青鲜素
O
C
H– C N—H
H-- C N—H
C
O
HO
COO H
三、生长延缓剂
Plant growth retardants
植物生长延缓剂是一类抗GA类物质,是GA生物合成的抑制剂。其作用部位为亚顶端分生组织,其效果不能被IAA所恢复,但可被GA恢复。
1、CCC(Chlorochdine chloride氯化氯胆碱) :矮壮素。大田作物上降矮抗倒,小麦拔节前喷施0.15-0.3%。
2、Pix(缩节安,学名1-二甲基派啶氯化物)(1-dimethypiperidinium chloride)又称助壮素。
在棉花现蕾期、始花期、盛花期用25-150ppm 叶面喷雾。
3、PP333 (Paclobutrazol),俗称多效唑。作物上、果树上、园艺上。
4、B9(dimathyl aminosuccinamic acid,二甲基氨基琥珀酰胺酸) 。
果树上可防止枝条徒长,促进花芽分化。
5、其他:福斯方-D、Amo-1618
园艺
四、应用生长调节剂应注意的问题
1、考虑生长调节剂进入与在植物体内的分布因素,提高使用效率。就进入植物体而言,2,4-D脂 2,4-D原酸 2,4-D盐。
2、考虑不同的使用目的和浓度。
3、安全性及残留。
4、经济效益及与其他生产措施相结合。
5、一天中使用的时间,周边植物等。
为了解决下列生产问题,应选用哪类激素或生长调节剂?
1、打破马铃薯块茎休眠,促进萌发
2、延迟叶片衰老
3、防止小麦徒长倒伏
4、使芹菜、莴笋等叶茎快长而鲜嫩
5、促进气孔关闭,降低蒸腾作用
6、促进胡萝卜当年开花
7、获得番茄和葡萄无籽果实
8、果实催熟
9、促进插枝生根
10、保持离体叶片绿色
11、促进瓜类多开雌花
12、促进菠菜、白菜提早抽苔
13、加快橡胶树泌乳
14、促进矮玉米节间伸长
15、促进棉铃、水果成熟
16、促进菠萝开花
17、促进愈伤组织芽的分化
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