高 級 植 物 生 理 1植物激素

1、高 級 植 物 生 理 學(xué)植 物 激 素在植物生長發(fā)育過程中，植物體內(nèi)有多種有機物與無機物，通過代謝作用供給細胞生長與分化所必須的基本物質(zhì)。植物激素在生長發(fā)育中起著重要調(diào)節(jié)作用，調(diào)控植物和細胞生長與分化方向與進度： 如提早或延遲開花結(jié)果、促進或延緩果實成熟;促進根發(fā)育、莖葉伸長生長（纖維植物，蔬菜、煙葉）等。 通過對植物體內(nèi)激素的合成、代謝、運輸與分布以及激素生理作用的研究，對植物生長發(fā)育進行有效的調(diào)控，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)。Ø 遺傳調(diào)控:通過遺傳轉(zhuǎn)化品種改良，改變植物內(nèi)源激素水平，調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育,如轉(zhuǎn)ACS基因促進果實成熟。ipt轉(zhuǎn)化以延緩植物衰老。Ø 化學(xué)調(diào)控：用

2、外源生長調(diào)節(jié)劑，改變植物體內(nèi)源激素平衡，控制植物生長發(fā)育。GA對伸長生長作用，IAA對生根作用等。Ø 環(huán)境調(diào)控：通過控制環(huán)境水分、溫度、礦質(zhì)營養(yǎng)，改變植物激素水平，調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育過程。水肥增加細胞分裂素、生長素水平；果實貯藏增加溫度促進乙烯產(chǎn)生而激素果實成熟等。近年來對于植物激素的生理功能、作用機理、生物合成等方面的研究都取得了很大進展，對許多問題從分子生物學(xué)的角度進行研究，有了新的更深刻的認識。植物激素是一種化學(xué)信號，對它的感知、傳遞和反應(yīng)等方面的研究中有了全面新的認識、新技術(shù)、新研究成果不斷涌現(xiàn)，已成為當前國際上研究的熱點。一、植物激素的定義植物激素（ Plant hormon

3、es）是植物體內(nèi)天然存在的一系列有機化合物，含量非常低，生理活性強，調(diào)控植物生命活動的整個進程。植物生長調(diào)節(jié)劑（Plant growth regulators）人工合成的化合物具有內(nèi)源激素相似的生理活性或能影響內(nèi)源激素合成、運輸、代謝或生理作用。植物激素與植物生長調(diào)節(jié)劑統(tǒng)稱為植物生長物質(zhì)（Plant growth substance）。植物激素特點：產(chǎn)生于植物體內(nèi)特定部位，是植物正常生長發(fā)育過程中或特殊環(huán)境下的代謝產(chǎn)物；能夠從合成部位運輸?shù)阶饔貌课?；不是營養(yǎng)物質(zhì)，低濃度產(chǎn)生各種特殊的調(diào)控作用（生長、抑制）。激素合成部位:IAA在分生組織及種子內(nèi)合成；GA主要在生長的種子中合成；CTK主要在根尖

4、合成；ABA和乙烯能在不同器官合成，在成熟、衰老和脅迫環(huán)境下能在特殊部位大量產(chǎn)生。激素運輸特點: 植物激素運輸主要為微管系統(tǒng)，IAA在胚芽鞘及幼莖組織的細胞間短距離運輸有極性運輸特點，而且與細胞的伸長有關(guān)，其它激素?zé)o極性運輸。二、植物激素的種類及相互之間的作用目前公認的植物激素有五大類： 生長素類（IAA）、赤霉素類（GA）、細胞分裂素類(CTK）、乙烯(ETH)、脫落酸（ABA）。 植物體內(nèi)存在油菜甾體類（BR）、多胺（PA）、茉莉酸（MJ）、水楊酸（SA）、寡糖素等也具有近似激素的特性。我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)玉米赤烯酮等 一般認為一種激素對某一種植物生理作用具有專一性。例如： 生長素促進細胞體積擴

5、大； 赤霉素促進莖伸長生長； 細胞分裂素促進細胞分裂； 脫落酸促進休眠以及乙烯促進果實成熟等。 研究發(fā)現(xiàn),在植物體內(nèi)上述每一種生理現(xiàn)象的控制因素極為復(fù)雜，不是一種激素起一種作用，是各種激素之間相互作用的綜合表現(xiàn)。1. 不同激素間濃度和比例的影響 生長素與細胞分裂素共同控制煙草愈傷組織器官分化及生長(芽根）作用取決于生長素和細胞分裂素的各自濃度與適當?shù)谋壤?，表現(xiàn)出兩種激素相輔相成的作用，尤其在組織培養(yǎng)器官形成極為典型。 植物激素相互控制雌雄異花及雌雄異株花植物的性別分化，乙烯與赤霉素的濃度比值高低有利于黃瓜雌花分化，相反的情況則有利于雄花的分化。在雌雄異株的大麻及菠菜實驗中，花性別分化取決于細胞

6、分裂素與赤霉素濃度的比值。 2. 不同激素間的拮抗作用 不同激素間的拮抗作用，生長素與細胞分裂素對對植物頂端優(yōu)勢有相反的效應(yīng)；生長素與乙烯對葉片脫落也有相反的作用，脫落酸與赤霉素或細胞分裂素的生理作用也有分別的拮抗作用，如種子萌發(fā)。3. 某種激素通過影響其它激素的合成、運輸及代謝而改變后者濃度。 生長素提高乙烯：較高濃度的生長素對植物體內(nèi)乙烯合成有顯著的促進作用，生長素提高乙烯合成效率，乙烯抑制生長素在植物體內(nèi)運輸并影響生長素的代謝。 GA促進生長素水平：GA抑制生長素結(jié)合態(tài)的形成及氧化酶的活性，從而提高內(nèi)原生長素的濃度；赤霉素則能促進生長素的生物合成作用。4. 不同激素的連鎖性作用。 植物內(nèi)

7、源激素的含量往往伴隨生長發(fā)育進程而有顯著的變化，這種現(xiàn)象揭示在不同生長發(fā)育階段相應(yīng)由不同激素起著特定作用。對整個生長發(fā)育過程而言，各種激素起著連鎖性的作用。 小麥成熟階段種子中內(nèi)源細胞分裂素、赤霉素、生長素與脫落酸的含量在其灌漿至成熟過程中相繼出現(xiàn)高峰；種子萌發(fā)階段，由休眠、后熟直至萌芽階段，其內(nèi)源激素含量的變化趨勢與上述過程相反。 所以：從種子萌發(fā)幼苗生長開花結(jié)實衰老休眠，各種激素在不同生育期起著不同生理作用。三、植物激素的測定方法 激素在植物體內(nèi)含量極低，性質(zhì)又不穩(wěn)定，加之細胞中其他化合物的干擾，故測定方法必須十分靈敏和專一。通常先用合適的有機溶劑來提取，既要避免許多干擾物質(zhì)，又要防止激素

8、破壞。其次采取各種萃取或?qū)游霾襟E，使激素得到部分提純，然后用生物的、物理或化學(xué)方法測定其含量。 1生物測定法 是通過測定激素作用于植物或離體器官后，所產(chǎn)生的特異生理生化效應(yīng)的強度，從而推算出植物激素含量的方法。 IAA:IAA小麥胚芽鞘切段伸長法。 GA:根據(jù)赤霉素與淀粉酶活性原理，用半粒種子法；水稻幼苗根莖伸長法。 CTK:細胞分裂素用蘿卜子葉增重法；葉綠素合成法。 ABA:ABA棉花葉柄脫落法； ETH:乙烯黃花豌豆上胚軸“三反應(yīng)”等。2物理和化學(xué)方法 植物激素的測定分析采用薄層層析、氣相色譜（gas chromatography，GC）、高效液相層析（high liquid perfor

9、mance chromatography，HPLC）、質(zhì)譜分析（mass spectrography，MS）等，其原理大都是基于不同物質(zhì)在不同介質(zhì)中的分配系數(shù)。測定生長素含量可以達到10-12g的水平。如GC測定乙烯含量；氣質(zhì)聯(lián)譜（GC-MS）分析赤霉素。 3免疫分析法 利用抗原與抗體的特異性反應(yīng)來檢測激素的一種方法根據(jù)不同的已知濃度的抗原與抗原抗體沉淀量的關(guān)系式，便可計算出樣品中激素的含量。(激素與蛋白結(jié)合形成抗原，將此注射到動物體誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體，分離抗體用來檢測植物體內(nèi)激素含量）。當前常用的兩種激素定量技術(shù)。 放射免疫法：如用放射性抗原，則可通過測定放射性強度來定量。如放射免疫測定法， 酶聯(lián)

10、免疫吸附檢測法：采用酶標記的抗體來指示抗原抗體結(jié)合的微量測定法。酶作用底物的呈色反應(yīng)鑒定激素含量。四、植物激素的研究方法 過去研究激素的生理作用及作用機理，多采用外源激素及對內(nèi)源激素水平的檢測。觀察對植物生長發(fā)育影響。這種方法為人們認識激素的功能積累了大量的知識。但卻存在很大的局限性，例如受到吸收、運轉(zhuǎn)和內(nèi)外因素的干擾。在細胞中的有效濃度，有很大的差異。但是外源激素生理效應(yīng)研究為生長調(diào)節(jié)劑應(yīng)用開辟廣闊前景。 現(xiàn)代分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的手段在研究植物激素領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展，大大地促進了人們對激素作用的認識。 通過在自然界篩選或化學(xué)誘變，得到了適合于不同研究目的突變體（mutant）和營養(yǎng)缺陷型（a

11、uxotroph），激素合成基因突變體。 通過基因工程的方法，成功地從農(nóng)桿菌和假單孢菌中克隆出生長素和細胞分裂素代謝基因，獲得了轉(zhuǎn)基因植物（transgenic plant），使人們有可能改變植物內(nèi)源激素水平，特別是生長素和細胞分裂素濃度和分布，重新檢查各種生理現(xiàn)象。從遺傳基上礎(chǔ)改變內(nèi)原激素代謝及生長發(fā)育進程，調(diào)控植物生長發(fā)育。五、激素受體研究 過去認為，植物激素本身可以作用于DNA，它們有可能和DNA某些堿基上的基團發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致特定基因的活化引起生理反應(yīng)?，F(xiàn)代生物學(xué)的研究成果來看，五大類激素的分子量都不大，激素和DNA分子的直接作用不可能導(dǎo)致特定基因的表達。現(xiàn)在研究結(jié)果表明，激素必須首先與

12、受體結(jié)合，引起受體蛋白激活，激活的受體將引起某些生理反應(yīng)，如某些離子的吸收與釋放，特定蛋白質(zhì)的磷酸化和去磷酸化。這些生化上的變化可引起一系列的連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致特定基因表達。從激素與受體結(jié)合到激素誘導(dǎo)基因表達的過程，稱為激素的信號傳導(dǎo)（signal transduction）。植物激素受體研究是指激素的結(jié)合蛋白，受體蛋白與其激素分子之間應(yīng)有很強的親和力及特異性，激素受體的一個重要特性是激素分子和受體結(jié)合后能使受體激活，激活受體可引起細胞生理反應(yīng)。 生長素受體研究較快，已分離出數(shù)種生長素受體，其中有三種位于膜上，其他激素受體研究進展研究較慢，有在蠶豆保衛(wèi)細胞原生質(zhì)體中分離到ABA結(jié)合蛋白，有10

13、12KD乙烯結(jié)合蛋白。生長素受體TIR1（煙草生長素結(jié)合蛋白ABP1）。六、激素的基因工程和轉(zhuǎn)基因植物 致癌農(nóng)桿菌所引起的冠癭瘤細胞在組織培育過程中不需要外加植物激素即可無限地分裂生長，這是因為Ti質(zhì)粒上有一段特定的DNA區(qū)域，稱為T-DNA（transferred DNA）。T-DNA的長度大約為23kb，其中有一段9kb的高度保守區(qū)。在這個區(qū)已鑒定出幾個基因，基因1、2和4。經(jīng)過轉(zhuǎn)座子突變證明，基因1、2與生長素合成有關(guān)，基因4與細胞分裂素合成有關(guān)。 基因1編碼的iaaM（色氨酸單加氧酶） 在冠癭瘤中的合成IAA中間產(chǎn)物吲哚乙酰胺; 基因2編碼的iaaH（吲哚乙酰胺水解酶）;由吲哚乙酰形成

14、吲哚乙酸。 基因4編碼異戊烯基轉(zhuǎn)移酶（isopentenyl transferase gene,ipt)，這此酶催化細胞分裂素生物合成中最重要的一個限速反應(yīng)。 除農(nóng)桿菌外，從假單孢菌也分離出iaaL(吲哚已酰賴氨酸合成酶），可用以轉(zhuǎn)化植物，可以選用不同的起動子（promoter）來控制基因的表達活性，從而提高植物體內(nèi)激素的合成，或降低體內(nèi)的激素水平，以便能更深入地研究激素地作用機理，有效地控制植物地生長發(fā)育。由于植物激素在體內(nèi)沒有十分專一的合成部位，不象在動物中那樣，通過切除或移植腺體的方法，以調(diào)節(jié)激素的水平。采用基因工程的方法，就使人為的控制激素在植物體內(nèi)的合成成為可能。Ø Spe

15、na，Romano (1991） 將iaaL基因?qū)霟煵?、馬鈴薯和擬南芥植物內(nèi)都有表達，結(jié)合態(tài)IAA含量增加，游離態(tài)IAA含量下降。對照相比，可明顯低發(fā)現(xiàn)，含iaaL基因的馬鈴薯和煙草的頂端優(yōu)勢減弱，初生根減少，葉生長不正常。 Ø 將iaaM和 iaaH基因從農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上克隆下來，再與組織特異性不同的起動子相結(jié)合，然后通過農(nóng)桿菌載體整合到矮牽牛的基因組中，獲得了矮牽牛轉(zhuǎn)基因植株。Ø 將花椰菜花葉病毒19S起動子與iaaM引入植物后，iaaM基因在所有植物組織中都能表達，組織中IAA和吲哚已酰胺的含量比未轉(zhuǎn)基因的對照植株增加10100倍。在形態(tài)上也發(fā)生很大變化，頂端優(yōu)勢加

16、強，不定根增多等典型的生長素反應(yīng)。轉(zhuǎn)基因植株可以形成新品種，優(yōu)良性狀可以穩(wěn)定地在后代保留下來。近年來通過乙烯基因工程培育耐貯藏的蔬菜、果實新品種有重大突破，有的已上市。 可以看出，十多年來分子生物學(xué)和遺傳學(xué)已成為植物生長物質(zhì)研究領(lǐng)域中不可缺少的部分。研究已發(fā)展到分子水平上，受體、信號傳導(dǎo)基因表達等內(nèi)容。 采用的分子生物學(xué)技術(shù)，如基因分離、克隆重組、體外翻譯和轉(zhuǎn)錄、反義RNA技術(shù)和轉(zhuǎn)座子的研究，激素突變體篩選。在深入了解激素生理功能和作用機理的基礎(chǔ)上，將可望通過基因工程、細胞工程（分子和細胞水平上）改造植物，為遺傳育種展示了廣闊的前景。生長素(Auxin)Ø Charles Darwi

17、n （1880）金絲雀隔草的向光性實驗。認為向光彎曲，尖端產(chǎn)生一種影響，向下傳遞的結(jié)果。使胚芽鞘向光面和背光面生長不均勻所制。Ø 荷蘭的 F.W.Went（1928）燕麥胚芽鞘試驗。為以后生長素的生物學(xué)鑒定提供技術(shù)，燕麥試驗（avena test）。Ø F.Kogl Thimann（1944）從人尿或麥芽中提取，并鑒定為吲哚乙酸（indole-3-acetic acid IAA），在十字花科植物中提取吲哚乙氰；未成熟的豌豆子粒分離到4-氯吲哚乙酸，在玉米、大麥中分離苯乙酸（PAA）。此外是人工合成生長素類。Bouchet (1993)研究IAA促進綠豆下胚軸生長的兩個顯然不

18、同的階段。IAA處理后810分鐘開始表現(xiàn)生長的促進，3060分鐘生長率達到高峰，以后下降，2小時后生長率再度上升。 對這種生長現(xiàn)象解釋： 第一階段的迅速短暫生長是由于H+分泌及細胞壁酸化而引起細胞壁的伸展。 第二階段的持續(xù)生長是由于細胞壁構(gòu)成物質(zhì)的產(chǎn)生，細胞內(nèi)有機物合成增加所引起。生長素在細胞組織作用方式Ø Masuda 及Yamamoto（1972）認為，生長素作用于胚芽鞘及幼莖的表皮最明顯，認為莖表皮是生長素作用的靶細胞。Ø Kutachera等（1987）報道，IAA促進豌豆節(jié)間細胞壁非纖維多糖合成。IAA增加表皮組織干重，但皮層組織的干重反而減少。IAA對表皮促進早

19、于大于皮層組織，皮層生長及內(nèi)含物的充實較慢。所以植物的生長首先是基本結(jié)構(gòu)（細胞壁生長，表皮組織的生長）形成，之后物質(zhì)的合成與填充。 生長素濃度與莖生長的關(guān)系Ø Law和Davies（1990）報道，3種豌豆細長型突變品系和其它品種(IAA與莖高度的關(guān)系),莖伸長生長部位內(nèi)源IAA含量與收獲時株高呈正相關(guān)(r=+0.944)，細長突變種133cm、188cm、197cm的植株高度及IAA含量均高于其它品系。 在許多豌豆遺傳突變品種中，節(jié)間長度由赤霉素GA所控制，但這三種細長突變系的節(jié)間長度不受GA合成抑制劑的影響，提高GA并非其直接控制因子，這個提示內(nèi)源IAA含量也參與控制整株植物的伸

20、長生長。已知GA能促進IAA合成及增加IAA含量，生長素與赤霉素均可增加細胞壁伸展性及伸長生長。但它通過IAA作用機理： 生長素促進細胞壁伸展的作用機理（李宗霆和周燮1996）有兩種可能：Ø 生長素提高細胞膜上ATPase活性，促進質(zhì)子向質(zhì)膜之外運輸，pH降低使細胞壁酸化，從而打斷細胞壁結(jié)構(gòu)中對酸不穩(wěn)定的鍵。Ø 生長素可對ATPase活性的促進是非直接作用，極有可能通過第二信使作用，因為生長素能刺激Ca2+的釋放，增加游離態(tài)Ca2+的濃度， Ca2+或Ca2+-CaM能激化蛋白激酶，促進蛋白質(zhì)磷酸化反應(yīng)。第二信使增強水解酶活性，從而打開細胞壁纖維素結(jié)構(gòu)間交結(jié)點的鍵。

21、6; 近年來研究結(jié)果表明，生長素可以通過誘導(dǎo)擴張蛋白(expansin)的表達(Caderas等2000;Greenwood等2006)，進而促進細胞壁伸展。伸展蛋白結(jié)合在纖維素微纖絲和基質(zhì)多糖之間的界面上，可打斷聚合成分間交互作用的非共價鍵，致使胞壁多糖間的結(jié)合變?nèi)?，鄰近胞壁多糖間的粘著力減小，以致局部充實腫脹的胞壁多聚物滑動，細胞壁伸展受到促進。Ø 細胞壁的擴張蛋白在細胞壁的酸生長過程中起著疏松細胞壁的作用，擴張蛋白不僅可以在酸性緩沖液中恢復(fù)細胞壁的伸展性，甚至可以疏松完全由纖維素組成的濾紙。生長素誘導(dǎo)增加了質(zhì)膜上的H+-ATPase及其穩(wěn)定性，促進H+分泌，導(dǎo)致細胞壁酸化，擴張

22、蛋白在酸性條件下可以弱化細胞壁多糖組分間的氫鍵，因而疏松細胞壁。生長素誘導(dǎo)RNA和蛋白質(zhì)的合成 20世紀80年代許多研究證明：Ø 生長素與質(zhì)膜上或細胞質(zhì)中的受體結(jié)合后，會誘發(fā)形成肌醇三磷酸(IP3);Ø IP3打開細胞器的鈣通道，釋放液泡等細胞器中的Ca2+，增加細胞溶質(zhì)中Ca2+水平，當 Ca2+進入液泡，置換出H+。H+在細胞質(zhì)內(nèi)剌激質(zhì)膜ATP酶活性，使蛋白質(zhì)磷酸化。Ø 被活化（磷酸化）的蛋白質(zhì)因子與生長素結(jié)合，形成了蛋白質(zhì)生長素復(fù)合物。Ø 復(fù)合物再移到細胞核，促進mRNA轉(zhuǎn)錄，最后在核糖體上形成蛋白質(zhì)。 生長素調(diào)控基因表達是： 當生長素缺乏時，AU

23、X/IAA蛋白與基因啟動子上的ARF相結(jié)合，使之處于非活化狀態(tài)，基因表達受到抑制。 當生長素與TIR1(transport inhibitor rensponse protein1,運輸抑制劑響應(yīng)蛋白1）結(jié)合后，SCFTIR1復(fù)合體被激活(The SCF complex is composed of 4 major subunits )，促使AUX/IAA蛋白泛素化，進而被26S蛋白體降解。 AUX/IAA蛋白的降解解除了ARF(auxin response element,ARF)抑制狀態(tài)，ARF作為轉(zhuǎn)錄促進因子激活相應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄。 （泛素是一類低分量的蛋白質(zhì)，泛素化是指泛素分子在一系列酶作

24、用下，對靶蛋白進行特異性修飾的過程。一些特殊的酶將細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)分類,從中選出靶蛋白分子。這些酶包括泛素激活酶，結(jié)合酶、連結(jié)酶和降解酶等系列的修飾過程）它在蛋白質(zhì)的定位、代謝、功能、調(diào)節(jié)和降解中都起著十分重要的作用。 2. 生長素與植物的向性 向性（Tropism）是植物對單方向環(huán)境因子的刺激而發(fā)生趨向或背向生長的反應(yīng)。 分別稱之為正向性與負向性，引起植物向性反應(yīng)的環(huán)境因子包括光、重力、接觸、溫度、水分、化學(xué)物質(zhì)及電場等，向性反應(yīng)是因感受刺激的部位發(fā)生正反兩側(cè)生長率差異或膨壓變化所致。 莖葉的向光性（phototropism）。 根向重力性（positive gravitropism）順著重力

25、作用方向的生長 。 莖負向重力性（negative gravitropism）逆著重力作用方向的生長 。 植物莖葉的向光性 向光性可以增加莖葉對光能吸收利用，是一種重要的生態(tài)反應(yīng)。Went(1928)最早觀察到生長素不對稱分布與燕麥胚芽鞘向光性的關(guān)系，而關(guān)于向光性研究多以黃化單子葉胚芽鞘或雙子葉豌豆、向日葵上胚軸為材料，這與感受向光性受體有關(guān)。 向光性反應(yīng)必須有敏感性高的色素作為光受體，不同波長光與向光性反應(yīng)關(guān)系的實驗表明，藍光最為有效，高峰436、440、480nm，其次為近紫外光，370nm。 研究發(fā)現(xiàn)植物向光性的作用光譜與核黃素（Riboflavin VB2）和黃光素(3-甲基異咯嗪)及

26、胡蘿卜素（carotene）的吸收光譜為接近。向光性敏感的植物組織中含有胡蘿卜素，濃度為7nmol/L，足以受感光刺激而產(chǎn)生生長反應(yīng)，黃素(Flavins)可能也是向光反應(yīng)中的光受體。因此，（Ninnemann 1980 和Dennison 1984)認為黃素類作為光的受體可能性較大。向光性作用機理之一：Went（1928）提出生長素濃度分布的差異。生物測定法顯示生長素活性的分布比率向光面32%、背光面68%。據(jù)此學(xué)說，植物向光性是因為光刺激生長素自頂端向背光面?zhèn)认蜻\輸，背光面生長素濃度高于向光面，背光面生長快，而發(fā)生向光彎曲想象。通過去頂實驗表明，胚芽鞘頂端確是生長素的來源，放射性外源IAA

27、標記也證實IAA在向光面與背光面分布為4：6。向光性機理之二：Shen-Miller(1969)光可抑制生長素在燕麥胚芽鞘內(nèi)極性運輸，向光性可能是由于生長素自上而下運輸，在向光面受抑制緣故，并非生長素側(cè)向運輸而分布不勻。 Bashin(1986)指出施用于玉米胚芽鞘向光面的IAA不能運輸?shù)奖彻饷妫谙蚬饷媸┘覫AA后，觀察到仍然是背光面生長促進，向光面有被抑制現(xiàn)象。（Bruinsma 1990）并用氣液層析電子捕獲器分析向日葵、蘿卜等雙子葉植物內(nèi)源IAA含量，發(fā)現(xiàn)其向光和背光面的IAA含量相似。結(jié)果測定出其下胚軸向光面的生長抑制物高于背光面。1986年鑒定了這兩種抑制物質(zhì)，順反式兩種：蘿卜寧和

28、蘿卜酰胺 ，從玉米胚芽鞘分離鑒定出6-甲氧基-2-苯并噻唑啉酮（6-methoxy-2-benzoxazolinone,MBOA),向光面比背光面高1.5倍，它們的濃度與受光強度呈正相關(guān)，而生長素含量沒有明顯差異。 在向光面抑制物濃度增加，可妨礙IAA與其受體蛋白結(jié)合，減少了生長素誘導(dǎo)與生長有關(guān)的mRNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成，進而阻止表皮細胞的微管方向的重排，表現(xiàn)為伸長受阻。 植物根的向重力性 根據(jù)Cholodny-went假說，植物根的向重力性也受生長素的控制。根向重力性反應(yīng)過程可分為信息感受、傳遞與轉(zhuǎn)化及植物反應(yīng)三個階段。植物根冠中含淀粉粒（Amyloplast）的小柱(Columella)

29、細胞群，可能是感受重力的部位。在垂直生長的根內(nèi)，這種組織內(nèi)的淀粉粒沉淀在細胞的下方，生長素極性運輸，伸長區(qū)生長，產(chǎn)生向重性反應(yīng)。 當根橫放時，這些淀粉在1分鐘內(nèi)即向下側(cè)沉降。在平放的根內(nèi)因受重力影響而發(fā)生不均勻分布，其濃度在向地一側(cè)較高，抑制生長，導(dǎo)致根向地彎曲。如先除去根冠，橫放的根即失去向重力性反應(yīng)，表明根冠是感受重力的部位。淀粉粒的重新分布可能與信息傳遞有關(guān)。Evans(1986)把根向重力性信息感受及傳遞的可能過程歸納幾個階段：Ø 根由垂直位置改為橫放后，小柱細胞下部的淀粉粒改隨重力方向移動，這一想象被視為信息感受階段。（信息感受轉(zhuǎn)化）Ø 這些淀粉粒落在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，從

30、而促進Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上釋放。 Ca2+在細胞內(nèi)與CaM結(jié)合，根冠中存在較高含量的CaM。（第二信使傳導(dǎo)）Ø Ca2+ -CaM復(fù)合體激化質(zhì)膜的ATPase。（蛋白質(zhì)磷酸化）Ø 活化的ATPase分別把IAA與Ca2+由不同渠道送到細胞外，如此，IAA與Ca2+同時從根尖向后運輸，且下側(cè)生長素濃度相對增高受到抑制，相對根上側(cè)生長較快而向下彎曲，即向重性反應(yīng)。（生理反應(yīng)） 重力怎樣使IAA在根內(nèi)有不均勻分布現(xiàn)象，研究指出IAA與Ca2+運輸分布的主要關(guān)系，Ca2+是IAA極性運輸所必須。玉米根冠部分預(yù)先用EGTA處理后，重力影響的IAA極性運輸隨之消失。但在根橫放前用Ca2+

31、處理根冠，IAA極性運輸恢復(fù)。Evans（1990）進一步發(fā)現(xiàn)在重力影響下IAA在橫放玉米根冠內(nèi)向下側(cè)運輸?shù)亩嗌倥c根向地彎曲快慢呈正相關(guān)。IAA在橫放的根冠內(nèi)向上側(cè)及下側(cè)兩個方向運輸，但向下多于向上，其比率最高為1.6，并受鈣的影響。 植物莖的負向重力性 負向重力性是指植物莖部橫放后向上彎曲的生長現(xiàn)象。彎曲部位在葉鞘與節(jié)間的基部。谷類作物水稻、小麥、大麥在倒伏后4天內(nèi)其莖部可恢復(fù)垂直位置。莖的負向重力性是一種非常重要的生物學(xué)和生態(tài)現(xiàn)象，可以減少因倒伏而引起的產(chǎn)量損失。莖的負向重力性反應(yīng)機理可能與根的向重力性相似。谷類作物莖部的重力感受中心可能在節(jié)間基部皮層組織的薄壁細胞及葉鞘基部含有葉綠體的細

32、胞，淀粉粒在細胞內(nèi)的位置因莖倒伏而發(fā)生很快的變化。 以玉米幼苗為例，在橫放處理3分鐘后，中胚軸內(nèi)開始發(fā)生IAA部對稱分布，下側(cè)IAA濃度高于上側(cè)，由于植物莖對生長素反應(yīng)的生理效應(yīng)與根不同，莖下側(cè)相對高的生長素會加快該部位生長速度，5分鐘后中胚軸開始表現(xiàn)向上彎曲生長（Bandurshi等1984），同時GA含量也有明顯的變化。 莖的負向重力性有關(guān)的激素可能只有兩種，已知的有IAA及GA。研究發(fā)現(xiàn)莖下側(cè)IAA濃度比上側(cè)高1.5倍。此外莖上側(cè)含的GA 主要為結(jié)合態(tài)，莖下側(cè)轉(zhuǎn)移以游離態(tài)GA較多。測定橫放處理后在燕麥莖內(nèi)同位素標記GA的分布，結(jié)果顯示下側(cè)放射性強度高于上側(cè)。表明莖在橫放條件下，兩種激素在

33、莖下側(cè)含量高，生長快而產(chǎn)生負向重性反應(yīng)。 植物向重性的意義： 根的向重力性是為了能夠得到土壤更深層的水分和養(yǎng)分。這些都是植物在漫長的進化過程中為了更好了適應(yīng)環(huán)境，與其他植物爭奪生存空間，在自然選擇下形成的。 莖的負向重性則有利于葉片伸展，并從空間獲得足夠的空氣與光照，有利于植物光合作用。 空間科學(xué)和植物向重性Ø 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的活動擴大到了地球外的太空，那是一個微重力或零重力的環(huán)境。植物在地球引力的束縛下生長了千萬年，如果離開地球，進入太空，植物還能正常生長嗎 Ø 科研人員通過對太空中或者模擬微重力環(huán)境里植物的觀察發(fā)現(xiàn)，植物一旦被帶進微重力環(huán)境，生長就失去了重力方

34、向的引導(dǎo)，如果再沒有其他如光等單向外界因素的刺激，就會出現(xiàn)在隨機方向上的生長，這種情況和我們在地面上看到的現(xiàn)象大為不同。Ø 在微重力條件下，由于植物根部或莖部的重力感受器接收不到重力方向的信號而發(fā)揮不了作用，即無法調(diào)控鈣離子、三磷酸肌醇、生長素等在含量和分布上的定向變化，從而影響植物細胞的生理生化功能導(dǎo)致植物生長發(fā)育的變化。3 生長素與根的分化 離體幼莖或分枝切段能在其基部產(chǎn)生不定根，是自然界中生存繁殖方式之一。生長素具有明顯促進不定根和側(cè)根發(fā)生和生長的作用。 生長素能促進枝條生根是1934年由Thimann和Went所發(fā)現(xiàn)。此后，生長素促進生根的研究迅速展開。在應(yīng)用方面發(fā)現(xiàn)IBA、

35、NAA和2,4-D比IAA穩(wěn)定、效果好；在理論研究方面發(fā)現(xiàn)IAA能促進乙烯合成，于是研究中心轉(zhuǎn)移到乙烯與枝條生根的關(guān)系上來。實驗結(jié)果指出，乙烯的確能促進不定根及根毛的產(chǎn)生。由此看來，IAA對枝條生根的促進似乎不是直接的作用。 Riov及楊祥發(fā)（1989）報道，IBA處理的綠豆幼苗下胚軸切段時，會產(chǎn)生較多的乙烯及其前體ACC。同時使用ACC合成酶抑制劑時，能顯著減少IBA對不定根的促進效應(yīng)。可見IBA促進生根作用也與ACC及乙烯有密切關(guān)系。IBA在生長素類中促進生根的效果最好，應(yīng)用最廣。IBA比IAA有更強的生根效果?？赡苁瞧渚哂蟹€(wěn)定性有關(guān)，可使施用部位持續(xù)地促進ACC及乙烯合成。從上述可知，生

36、長素促進生根的實驗結(jié)果由外源IAA及IBA所獲得，有關(guān)內(nèi)源生長素含量與根分化關(guān)系一向缺乏可靠的分析資料。 據(jù)Nordsstron(1991)報道，豌豆枝條次生根的產(chǎn)生受莖端的控制，因在根發(fā)生期間，其生根部位的IAA含量不變，切除莖頂端可使生根部位IAA含量減少，根分化完全停止。因此認為生根部位的IAA是由莖端供應(yīng)（切除莖頂段，有利于IAA向基運輸）。 在完整植株中，生長素能抑制根的伸長；促進胚軸和莖的伸長；調(diào)節(jié)根和芽的向地性；促進側(cè)根和不定根的形成；促進根毛的形成。 研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)源生長素含量高的嫩枝比冬季休眠枝容易生根；帶有芽和葉的插穗比去掉芽和葉的插穗生根率高。有些試驗表明不帶芽的莖段也能生根

37、。這些結(jié)果均是從解剖學(xué)和生理學(xué)的方法獲得的。 近年來隨相關(guān)研究深入，不定根及側(cè)根形成過程中生長素誘導(dǎo)基因表達及相關(guān)分子生物學(xué)報道較多，已經(jīng)有很多基因和蛋白質(zhì)被分離鑒定出來。4 生長素與植物組織培養(yǎng) 在多數(shù)情況下，外源生長素及細胞分裂素都是培養(yǎng)中的植物細胞和組織與器官生長所必須的激素。這兩種激素的配合不但滿足細胞分裂及擴張的需要，而且能控制細胞分化。 Skoog及Miller（1957）煙草愈傷組織實驗，其細胞的分化與生長是由生長素和細胞分裂素共同控制，適量的IAA促進根分化，而高濃度細胞分裂素與低IAA配合顯著促進芽分化。從而為后來植物組織培養(yǎng)研究提供了有效手段，可使離體組織或單細胞再生成植株

38、，成為植物組織工程、遺傳工程技術(shù)的一個重要部分。雖然不是所有的實驗植物都具有與煙草細胞相似的反應(yīng)，但煙草實驗結(jié)果顯然是一個很好的啟示，那就是指出了人為控制植物細胞分化的可能性。 植物組織培養(yǎng)常用的生長素大部分為人工合成的如：IBA、NAA、2,4-D兩種生長素的穩(wěn)定性及效果均比IAA好，單子葉植物如稻類作物組織培養(yǎng)往往需較高濃度的2,4-D，人工合成的生長素很多，不同植物對不同生長素反應(yīng)不一樣。5 生長素與開花 生長素對菠蘿及其它Bromelicaceae類植物開花有促進作用，一般認為生長素刺激乙烯的合成，而乙烯對菠蘿開花有顯著的促進效果。生長素對其它植物誘導(dǎo)開花的環(huán)境中表現(xiàn)抑制作用，如短日植

39、物藜、裂葉牽牛；長日植物毒麥、白芥及需低溫植物，這些抑制通過乙烯作用發(fā)生的。 Tran Thanh Van (1974)應(yīng)用已開花的煙草莖部組織建立了一種試管開花實驗法，他們發(fā)現(xiàn)IAA對這種組織花芽的分化有促進作用，其最有效濃度為1mol/L。 Hatori等（1991）指出短日處理的煙草葉片輸出的開花物質(zhì)與低濃度生長素對花芽分化有增效作用。此外，生長素對雌雄異花的瓜類植物的雌花分化有促進作用，適宜的生長素處理能提高黃瓜雌花的分化。6 生長素與庫源關(guān)系的調(diào)節(jié) 植物體內(nèi)有機物完全來自光合產(chǎn)物，光合產(chǎn)物的運輸分配直接控制植物產(chǎn)量及經(jīng)濟價值，由此可見源庫關(guān)系的重要性，一般認為，光合產(chǎn)物蔗糖濃度在庫源

40、之間的梯度是其運輸速率及分配的主要決定因素。生長素對運輸過程的源、庫、流都有調(diào)節(jié)作用。源庫關(guān)系及其調(diào)節(jié)作用在果樹及部分農(nóng)作物（大豆、棉花等）中較為重要。分析庫源關(guān)系的整個過程限制因素包括：葉片光合作用效率；葉片內(nèi)蔗糖合成效率；蔗糖在葉片內(nèi)裝載進入韌皮部的速率；蔗糖在韌皮部系統(tǒng)中的運輸速率；蔗糖由韌皮部卸入庫速率；蔗糖在庫的特殊細胞內(nèi)積累的效率。生長素對這些過程有重要的影響。從機理上來講，有機物（蔗糖）的裝載（phloem loading）必須通過質(zhì)膜，糖和H+運轉(zhuǎn)的協(xié)同作用（共運轉(zhuǎn)），與ATPase作用有關(guān)，IAA能促進蔗糖向韌皮部內(nèi)運輸，而ABA表現(xiàn)為抑制(Lucas 1985），IAA的促

41、進與質(zhì)子泵的活化有關(guān)。施加IAA于去頂?shù)牟硕怪仓昵锌冢?P32標記，IAA可刺激整個韌皮部物質(zhì)運輸，能使光合產(chǎn)物向IAA施用的位置積累。 由此推測，生長素可能通過對質(zhì)膜ATPase的影響而控制韌皮部系統(tǒng)的鉀離子濃度，從而影響膨壓與蔗糖在韌皮部內(nèi)長距離運輸。 光合產(chǎn)物從韌皮部卸出（unloading）在庫細胞儲存是庫源關(guān)系的最后階段，在豆科及谷類作物中，蔗糖卸出后直接在胚乳或子葉細胞累積，果實的發(fā)育是光合產(chǎn)物向果實內(nèi)運輸?shù)囊粋€重要促進因素，這種現(xiàn)象可能與果實內(nèi)含有大量的植物激素有關(guān)。 在生長中的大豆種子內(nèi)IAA的分布隨部位及生長時期有顯著的變化（Hein等1984 b）。種子、種皮與胚軸內(nèi)生長素

42、會先高后低，最后升高。這種IAA分布不均勻與蔗糖在種子中運輸積累有關(guān)。庫源關(guān)系的整個過程，受不同種類激素的調(diào)控。從庫源關(guān)系的觀點，適當應(yīng)用激素可達到提高作物產(chǎn)量，激素對庫源關(guān)系的調(diào)節(jié)有幾點： 源的活力即光合作用，增加葉片中IAA、GA、CTK含量及減少葉片中ABA含量均有利于增強源活動，防止源衰老。 維管束運輸，光合產(chǎn)物在韌皮部從源向庫運輸受IAA、ABA、CTK分布的影響，IAA含量能促進光合產(chǎn)物在韌皮部系統(tǒng)內(nèi)的運輸。 增加種子內(nèi)ABA和細胞分裂素含量有利于光合產(chǎn)物從韌皮部的卸出。 應(yīng)用激素知識于源庫關(guān)系的改善： 一是通過育種，以理想的激素濃度變化與分布為目標，增進源庫的效率。內(nèi)原激素水平及

43、變化調(diào)節(jié)和增加源庫效率。 二是使用外源激素與調(diào)節(jié)劑，如促進子粒形成及果實膨大。 三是人工措施調(diào)節(jié)，針對特殊階段的需要，提高源庫效率。如打頂整枝，直接作用是調(diào)節(jié)養(yǎng)分分配，間接作用是影響內(nèi)原激素水平。生長素為果實生長所必須的激素，草莓是生長素控制果實生長的最好實驗例證（Nitsh 1950，Dreher 及Poovaiah 1982）。草莓是花托發(fā)育而成的假果，在花托的表面有許多瘦果，瘦果內(nèi)含豐富的生長素及其它激素。在生長過程中如除去瘦果，果實生長立刻停止。如應(yīng)用外源生長素代替瘦果，果實生長恢復(fù)。可見瘦果內(nèi)的內(nèi)源生長素對花托生長的重要性。生長素是唯一能維持草莓果實長期生長的激素。7 生長素與衰老

44、衰老（老化）是植物生長發(fā)育的最后階段，使器官或整株植物的生命功能衰退以致死亡。植物衰老現(xiàn)象是一個復(fù)雜的生理生化過程，受許多內(nèi)在及環(huán)境因素影響。植物激素、多胺、鈣等物質(zhì)均顯著改變衰老的方式及過程，光、水分、溫度與養(yǎng)分供應(yīng)等環(huán)境也影響衰老。 自上世紀50年代以來，已有大量文獻報道植物激素對植物器官如葉片、子葉、葉柄與莖老化的影響。一般細胞分裂素、赤霉素與低濃度的生長素能延緩衰老。脫落酸、乙烯及高濃度生長素能促進衰老。由于生長素是乙烯合成的促進劑，高濃度的生長素對衰老的作用是通過乙烯的作用。 在控制落葉的各種因素中，生長素與乙烯有極重要的影響。在葉片生長發(fā)育活動旺盛期間，IAA在葉片內(nèi)合成，然后經(jīng)葉

45、柄不斷向上運輸抑制衰老脫落；而當葉片衰老時，葉片內(nèi)IAA含量降低，誘發(fā)乙烯開始衰老，葉片中IAA的濃度因葉片所在位置而有顯著差異。 第二節(jié) 赤霉素（Gibberellin）赤霉素(gibberellin,GA)是日本的黑擇英一在研究水稻惡苗病時發(fā)現(xiàn)，指具有赤霉烷骨架，剌激細胞分裂和伸長的一類化合物總稱。1935年日本科學(xué)家藪田從誘發(fā)惡苗病的赤霉菌中分離得到了能促進生長的非結(jié)晶固體，并稱之為赤霉素。1959年克羅斯(B.E.Cross)等測出了GA3、GA1和GA5的化學(xué)結(jié)構(gòu)。到目前已發(fā)現(xiàn)有136種。赤霉素在植物體內(nèi)廣泛存在。一、赤霉素生理作用1. 赤霉素與種子成長、休眠及萌發(fā)的關(guān)系 種子生長

46、GA可在胚柄合成，這時如切除胚柄，胚發(fā)育停止，而使用外源GA，胚發(fā)育恢復(fù)。胚柄中GA對種子發(fā)育非常重要。研究表明，種子中GA的積累與從光合作用輸入可溶性糖類用于子葉和胚乳生長密切相關(guān)，除GA外，發(fā)育種子中含生長素、細胞分裂素及ABA；種子成熟時，GA轉(zhuǎn)為結(jié)合態(tài)，激素的生物活性下降，ABA增加，大分子物質(zhì)合成及轉(zhuǎn)化能力增加。 種子萌發(fā) GA顯著刺激種子的發(fā)芽，榛樹種子經(jīng)過低溫處理后，GA含量上升，低溫促進種子萌發(fā)可能與GA作用有關(guān)。 Karssen (1987)以GA卻是的擬南芥突變品系種子萌芽實驗說明。這種突變種子因缺乏內(nèi)源GA而不能萌發(fā)，外源GA處理顯著促進萌芽，濃度達10mol/L以上發(fā)芽

47、率達100%，但外源生長素對該品系種子萌發(fā)無影響，表明GA對種子萌發(fā)具有特殊作用。2. GA對節(jié)間伸長的促進作用 赤霉素的發(fā)現(xiàn)始于對水稻葉片、葉鞘與節(jié)間伸長的促進作用，后來人們以玉米及豌豆等植物單基因矮化突變系和GA合成專一性抑制劑為研究手段，確立了GA與節(jié)間伸長的特定關(guān)系。豌豆有五個主要控制節(jié)間長度基因，目前已從擬南芥中克隆到6個GA合成的相關(guān)基因（武濤等，2005），這些基因分別控制GA合成途徑中的不同步驟，GA1是促進生長的主要赤霉素。赤霉素促進生長作用不存在超濃度抑制現(xiàn)象。油菜內(nèi)酯（BR）和多胺（PA）也參與莖桿生長。 番茄（Zcovaart 1984）、大豆（Bensen1990）、

48、豌豆（Cross 1990）等植物矮化突變系實驗證實GA1是節(jié)間伸長的控制因子，GA1主要分布在幼莖及幼葉中。 在大豆實驗中，缺水處理使生長減少62%，GA1含量降低87%，恢復(fù)供水后24小時，GA1含量增加8倍，生長速率恢復(fù)正常。赤霉素與節(jié)間伸長的關(guān)系可從油菜(brassica rapa)的不同遺傳型品系分析結(jié)果（Rood等1990）作進一步探討。矮化品系莖部赤霉素含量（包括GA1、GA3）只有正常品系36%，但過長品系莖部赤霉素含量是正常品系的3倍，這三種油菜在生長上表現(xiàn)出明顯的差異。 電子顯微掃描照片顯示，矮化品系細胞極短（a） ，過長品系（c）的細胞長度均比正常品系（b）長。值得關(guān)注的

49、是赤霉素含量與莖伸長生長的關(guān)系通過使用外源GA與多效唑于正常油菜品系的實驗證實，施用多效唑的結(jié)果細胞短，與矮化品系相似；施用外源激素GA3的結(jié)果，細胞伸長，與含高濃度赤霉素的過長品系相似。3. 赤霉素對開花的影響 GA影響植物開花是一個極顯著極復(fù)雜的現(xiàn)象，其效果視不同植物種類及反應(yīng)型而異。施加GA能促進多種長日植物或需低溫處理植物在非誘導(dǎo)條件下開花，但對短日植物及中間型植物沒效果。 由于GA種類繁多代謝復(fù)雜，對控制開花因素及機理缺乏了解，還不能確定GA與開花的直接作用。不同的GA與開花的關(guān)系因植物的種類及光周期類型不同而有很大差別。 Pharis (1992) 研究毒麥中GA結(jié)構(gòu)與開花的關(guān)系，

50、這種植物對長日照有顯著的反應(yīng)，一次日照處理可誘導(dǎo)其開花。用高壓液相層析測定毒麥中GA含量，顯示長日照處理可增加多種GA合成，其中以多位羥基取代的GA最為顯著；利用外源的多位羥基的如GA32能有效促進開花。誘導(dǎo)開花與促進營養(yǎng)體生長需要不同的GA。例如：GA1能有效地促進莖的伸長生長，但不能促進開花，GA4/7促進松柏科植物花芽分化，GA5促進油菜花芽分化。Chailakhyan (1938)提出開花物質(zhì)(Florigen)的存在，多年來雖有很多嫁接實驗及相關(guān)實驗結(jié)果支持這個假說，仍不能解釋所有的開花現(xiàn)象，他在1979年進一步提出GA與開花物質(zhì)共同影響植物開花觀點： 植物開花是由GA和開花素共同決

51、定的，長日植物在長日條件下即可以合成GA又可以合成開花素，所以開花；但長日植物在短日照環(huán)境下能合成開花物質(zhì)，但不能合成GA，故不能開花。 同樣短日植物在短日條件下同樣可合成GA和開花素；但短日植物在長日條件下可以合成GA，而缺乏開花物質(zhì)，因此也不能開花。 此假說也只能解釋一部分開花實驗結(jié)果，植物由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長是基因選擇表達的結(jié)果，直接與間接控制這種表達因素很多，包括GA在內(nèi)，但目前對此尚缺乏相應(yīng)的知識，今后通過對開花物質(zhì)的鑒定，有關(guān)開花突變品系的發(fā)展與應(yīng)用，以及基因表達與開花關(guān)系的研究，可能會加深對GA與開花關(guān)系了解。GA對雄花的發(fā)育促進作用。 植物花性別類型：完全花（兩性花）；雌雄同

52、株異花；雌雄異株。其中后兩類形成除受遺傳因子影響，還明顯受環(huán)境因子（光期、溫度、氮等）。 植物激素的影響，黃瓜是研究激素影響花性別分化的常用材料，花芽開始分化都是為雌雄同花，同一花芽內(nèi)兼有兩性原基，但在發(fā)育過程中，只有雄性或雌性器官繼續(xù)生長，形成單性花。 在花芽分化初期施用GA能促進雄花發(fā)育，施用生長素及乙烯則促進雌花發(fā)育，說明不同激素對花性別影響。此外，施用GA合成抑制劑有促進雌花發(fā)育的趨向。 黃瓜單性發(fā)育受GA和生長素影響。內(nèi)源激素含量分析結(jié)果支持這一結(jié)論。此外，環(huán)境因素中日照長度（長日照誘導(dǎo)雄花，短日照誘導(dǎo)較多雌花）也能影響黃瓜的發(fā)育方向，這種影響與內(nèi)源GA與乙烯含量水平有關(guān)。4.誘導(dǎo)果

53、實形成 赤霉素是種類最多的激素，對于果實生長與種子的發(fā)育至關(guān)重要。其中GA1、GA2可誘導(dǎo)多種園藝植物坐果。而外源GA誘導(dǎo)無子果實卻小于有子果實，表明果實生長和發(fā)育還需要其它激素參與。在研究豌豆和番茄研究中發(fā)現(xiàn)生長素和赤霉素在果實生長過程中的協(xié)同作用，兩種激素可能共同或順次作用于果實坐果，調(diào)節(jié)果實生長發(fā)育。Ø Ozga等（2009）研究發(fā)現(xiàn)4-Cl-IAA可誘導(dǎo)GA合成，生長素在種子內(nèi)合成，運輸?shù)焦ふT導(dǎo)GA合成，進而調(diào)控果實生長發(fā)育。Ø 研究發(fā)現(xiàn)（Serrani等2008），利用生長素處理子房將會導(dǎo)致與赤霉素合成相關(guān)基因表達。Ø 擬南芥研究（Dorcey等200

54、9）也得到相似結(jié)果，授粉能引起子房生長素相關(guān)反應(yīng)及活性赤霉素合成增加。說明激素在調(diào)控植物不同果實坐果方面機理非常相似，同時也證明活性赤霉素合成及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受生長素控制。二、作用機理 1. 促進基因表達，誘導(dǎo)種子水解酶合成 GA處理影響大麥、小麥種子在萌發(fā)期間酶的變化，這方面研究工作開展較早，對揭示GA的作用機理尤其是誘導(dǎo)蛋白質(zhì)合成方面貢獻較大。大麥及小麥種子糊粉層（Aleurone layer）是研究GA作用機理的最理想材料，美國Vanner教授等為此作出重大貢獻，種子萌發(fā)初期，胚芽中產(chǎn)生的GA刺激糊粉層細胞合成與分泌水解酶，其主要為-淀粉酶，一粒大麥（喜馬拉雅品系）種子糊粉層在萌發(fā)24小時內(nèi)可

55、產(chǎn)生30g -淀粉酶。一些作為啤酒原料的大麥種子的-淀粉酶產(chǎn)量更高，這些水解酶分泌到胚乳內(nèi)，促進淀粉及其它物質(zhì)分解，供給幼苗生長所需原料。 赤霉素刺激的-淀粉酶為新生的蛋白質(zhì)，赤霉素能促進轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，這是植物激素控制基因表達的范例。Beach等（1985），用大麥種子糊粉層細胞核進行轉(zhuǎn)錄實驗。顯示在GA處理12小時內(nèi)，-淀粉酶mRNA含量開始增加。15小時達高峰，其含量比對照增加50倍，說明GA促進-淀粉酶主要來自新產(chǎn)生的mRNA翻譯的結(jié)果。糊粉層細胞經(jīng)GA刺激而合成的蛋白質(zhì)約有70%是幾個基因表達產(chǎn)物，其中-淀粉酶存在同功酶，大麥與小麥的-淀粉酶基因有兩組，分布在兩條染色體上，這兩組基因

56、共同控制-淀粉酶同功酶的合成。赤霉素誘導(dǎo)-淀粉酶合成的信號轉(zhuǎn)到過程，GA具有促進鈣單向運輸?shù)墓δ埽珿ilroy（1993）用大麥種子糊粉層為材料研究GA3及CaM對Ca2+吸收的影響，發(fā)現(xiàn)GA3處理46小時內(nèi)顯著促進CaM及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣含量，其上升曲線的斜率與所用GA3劑量呈正相關(guān)。因此，GA3促進Ca2+在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)積累可能是通過CaM的作用，Ca2+與CaM含量增加發(fā)生在-淀粉酶釋放之前，-淀粉酶含有Ca2+組成物，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成。ABA抑制這個過程，表明，GA與CaM作為第二信使參與-淀粉酶合成。 Hooley等(1993)首次報道了野燕麥糊粉層中有一種分子量為60KD的GA特異結(jié)合蛋白(gibberellin binding protein,GBP) GA + GBP ® GA-GBP ® Ca2+CaM ®基因表達赤霉素誘導(dǎo)大麥糊粉層淀粉酶合成GA兩條信號傳遞鏈:Ø 環(huán)鳥苷酸(cGMP)途徑(Ca2+不依賴信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑)Ø 鈣調(diào)蛋白及蛋白激酶途徑(Ca2+依賴信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑) cGMP途徑：ü GA與受體結(jié)合，G蛋白轉(zhuǎn)化的活化信號中間體進入細胞核；ü 與細胞核內(nèi)的阻遏物蛋白結(jié)合,刺激GA-MYB基因合成GA-MYBmRNA；ü GA-MYBmRNA在細胞質(zhì)內(nèi)形成新合