植物生長激素課件

1、第十五講 植物生長激素15-1 生長素(auxin, IAA) 15-2 赤霉素(gibberellin, GA) 15-3 細(xì)胞分裂素(cytokinin，CTK) 植物生長激素課件第十五講 植物生長激素15-1 生長素(auxin, 植物生長物質(zhì)是一些調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的生理活性物質(zhì) 植物激素(plant hormone)植物生長調(diào)節(jié)劑(plant growth regulator) 植物激素是指在植物體內(nèi)合成，并從產(chǎn)生之處運(yùn)送到別處，對(duì)生長發(fā)育產(chǎn)生顯著作用的微量有機(jī)物。 植物生長調(diào)節(jié)劑是指具有植物激素活性的人工合成的物質(zhì)。 概念植物生長激素課件 植物生長物質(zhì)是一些調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的生理活性

2、物質(zhì) 植物激 植物激素有五大類，即生長素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂素類、乙烯和脫落酸。此外，油菜素甾體類、茉莉酸類、水楊酸和多胺類等對(duì)植物的生長發(fā)育具有多方面的調(diào)節(jié)作用。 植物激素具有以下特點(diǎn)：第一，內(nèi)生性，是植物生命活動(dòng)中的正常代謝產(chǎn)物；第二，可運(yùn)性，由某些器官或組織產(chǎn)生后運(yùn)至其它部位而發(fā)揮調(diào)控作用，在特殊情況下植物激素在合成部位也有調(diào)控作用；第三，調(diào)節(jié)性，植物激素不是營養(yǎng)物質(zhì)，通常在極低濃度下產(chǎn)生生理效應(yīng)。 植物生長激素課件 植物激素有五大類，即生長素類、赤霉素類、細(xì)胞1. 五大植物激素主要生理作用(注意它們之間的區(qū)別和聯(lián)系)2. 生長素的作用機(jī)理、赤霉素對(duì)大麥種子淀粉酶的誘導(dǎo)。3. 五大激素

3、合成途徑(不記過程)及前體物質(zhì)，乙烯生物合成的調(diào)節(jié) 本章重點(diǎn)和難點(diǎn)植物生長激素課件1. 五大植物激素主要生理作用(注意它們之間的區(qū)別和聯(lián)系)本15-1 生長素一. IAA的發(fā)現(xiàn) 二. IAA在植物體內(nèi)的分布和運(yùn)輸 三. IAA的存在形式與代謝 四. IAA的生理效應(yīng) 五. IAA的作用機(jī)理 植物生長激素課件15-1 生長素一. IAA的發(fā)現(xiàn) 植物生長激素課件一. IAA的發(fā)現(xiàn) 植物生長激素課件一. IAA的發(fā)現(xiàn) 植物生長激素課件7-2植物生長激素課件7-2植物生長激素課件二、IAA在植物體內(nèi)的分布和運(yùn)輸 1. 分布 10100 ng / g FW燕麥幼苗 根芽鞘植物生長激素課件二、IAA在植物

4、體內(nèi)的分布和運(yùn)輸 1. 分布 10100 2. 運(yùn) 輸 韌皮部運(yùn)輸 極性運(yùn)輸(polar transport): 形態(tài)學(xué)上 下主動(dòng)過程 缺氧 2,3,5三碘苯甲酸(TIBA)抑制:植物生長激素課件2. 運(yùn) 輸 韌皮部運(yùn)輸 主動(dòng)過程 缺氧 抑制:植物生圖7-4 IAA的極性運(yùn)輸A. 胚芽鞘形態(tài)學(xué)上端向上 B. 胚芽鞘形態(tài)學(xué)下端向上 植物生長激素課件圖7-4 IAA的極性運(yùn)輸植物生長激素課件三. IAA的存在形式與代謝 1. 存在形式 游離型束縛型：糖、AA 等，貯藏、鈍化形式2. IAA的代謝 (1) 生物合成 前體物：色氨酸 (2) 降解 酶氧化降解（主） 吲哚乙酸氧化酶 光氧化降解 返回植物

5、生長激素課件三. IAA的存在形式與代謝 1. 存在形式 游離型2. 植物生長激素課件植物生長激素課件酸植物生長激素課件酸植物生長激素課件四. IAA的生理效應(yīng) 1. 促進(jìn)生長 特點(diǎn) （1）雙重作用 （2）不同器官對(duì)IAA的敏感性不同 根芽莖 (3) 離體器官促進(jìn) 整株不明顯低濃度促進(jìn)高濃度抑制 植物生長激素課件四. IAA的生理效應(yīng) 1. 促進(jìn)生長 特點(diǎn) （1）雙重作植物生長激素課件植物生長激素課件2. 促進(jìn)器官與組織的分化 插條不定根 3. 誘導(dǎo)單性結(jié)實(shí)，形成無籽果實(shí)4. 影響性別分化 促進(jìn)黃瓜雌花分化 5.保持頂端優(yōu)勢(shì) 6.促進(jìn)菠蘿開花 植物生長激素課件2. 促進(jìn)器官與組織的分化3. 誘

6、導(dǎo)單性結(jié)實(shí)，形成無籽果實(shí)4IAA的作用機(jī)理 1. 酸生長理論 Rayle and Cleland，1970細(xì)胞p下降，w下降，吸水，體積增大 不可逆增長 要點(diǎn)：IAA活化質(zhì)膜上H+泵H+ 內(nèi)壁，壁pH下降壁中H鍵斷裂，壁松弛植物生長激素課件IAA的作用機(jī)理 1. 酸生長理論 Rayle and Cl植物生長激素課件植物生長激素課件2. 基因活化學(xué)說 IAA + 受體激活胞內(nèi)第二信使使處于抑制狀態(tài)的基因解阻遏，轉(zhuǎn)錄翻譯，合成新的 mRNA和蛋白質(zhì)細(xì)胞生長 植物生長激素課件2. 基因活化學(xué)說 IAA + 受體激活胞內(nèi)第二信使使處于抑3. IAA受體 激素受體(hormone receptor)，是

7、指能與激素特異結(jié)合并能引發(fā)特殊生理生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)。 概念植物生長激素課件3. IAA受體 激素受體(hormone receptIAA的作用機(jī)理返回植物生長激素課件IAA的返回植物生長激素課件15-2 赤霉素(gibberellin, GA)一、GA的發(fā)現(xiàn)和種類二、GA的生物合成與運(yùn)輸 三、GA的生理效應(yīng) 四、GA的作用機(jī)理 植物生長激素課件15-2 赤霉素(gibberellin, GA)一、GA一、GA的發(fā)現(xiàn)和種類1926，黑澤英一，水稻惡苗病1938，藪田等，水稻赤霉菌赤霉素結(jié)晶 1959，確定化學(xué)結(jié)構(gòu)1. 發(fā)現(xiàn)2. 種類和化學(xué)結(jié)構(gòu) 二、GA的生物合成與運(yùn)輸 1. 生物合成2. 運(yùn)輸

8、束縛型 游離型 合成場(chǎng)所：發(fā)育中種子，幼葉，根126種前體物：甲瓦龍酸植物生長激素課件一、GA的發(fā)現(xiàn)和種類1926，黑澤英一，水稻惡苗病1. 發(fā)現(xiàn)異戊二烯單位 19-C20-C，活性也高 植物生長激素課件異戊二烯單位 19-C20-C，活性也高 植物生長激素課件赤霉酸植物生長激素課件赤霉酸植物生長激素課件甲瓦龍酸GA12返回GA12-7-醛甲瓦龍酸(MVA)異戊烯焦磷酸貝殼杉烯GA12-7-醛其他GA 植物生長激素課件甲瓦龍酸GA12返回GA12-7-醛甲瓦龍酸(MVA)異戊三、GA的生理效應(yīng) 1. 促進(jìn)莖的伸長生長 促進(jìn)細(xì)胞伸長 特點(diǎn) 促進(jìn)整株植物生長 促進(jìn)節(jié)間的伸長 不存在超最適濃度的抑制

9、作用 2. 打破休眠 0.5 1 mg L-1 馬鈴薯圖片矮生 正常 GA植物生長激素課件三、GA的生理效應(yīng) 1. 促進(jìn)莖的伸長生長 促進(jìn)細(xì)胞伸長 特3. 誘導(dǎo)開花 GA能代替低溫和長日照誘導(dǎo)某些長日植物開花4. 促進(jìn)某些植物座果 5. 誘導(dǎo)單性結(jié)實(shí) 6. 促進(jìn)雄花分化 葡萄花前10d，400 mg L-1 GA, 無核率98%圖片返回白菜、蘿卜等植物生長激素課件3. 誘導(dǎo)開花 GA能代替低溫和長日照誘導(dǎo)某些長日植物開植物生長激素課件植物生長激素課件GA3 對(duì)矮生型豌豆的效應(yīng)對(duì)照施用5g GA3后第7天植物生長激素課件GA3 對(duì)矮生型豌豆的效應(yīng)對(duì)照施用5g GA3后第7天植物 GA3誘導(dǎo)甘藍(lán)莖

10、的伸長 ，誘導(dǎo)產(chǎn)生超長莖植物生長激素課件 GA3誘導(dǎo)甘藍(lán)莖的伸長 ，植物生長激素課件GA對(duì)胡蘿卜開花的影響對(duì)照10 g GA/d處理4周低溫處理6周植物生長激素課件GA對(duì)胡蘿卜開花的影響對(duì)照10 g GA/d低溫處理6周植四、GA的作用機(jī)理 1. GA與酶的合成 這證明糊粉層細(xì)胞是GA作用的靶細(xì)胞。無胚種子不能產(chǎn)生-淀粉酶外加GA，產(chǎn)生-淀粉酶既去胚又去糊粉層，用GA處理，不能產(chǎn)生-淀粉酶。證明GA誘導(dǎo)-淀粉酶的形成大麥生物鑒定法 植物生長激素課件四、GA的作用機(jī)理 1. GA與酶的合成 這證明糊粉層細(xì)胞是GA對(duì)大麥糊粉層產(chǎn)生-淀粉酶的影響無胚種子植物生長激素課件GA對(duì)大麥糊粉層產(chǎn)生-淀粉酶的

11、影響無胚種子植物生長激素課件 大麥籽?？v剖面示意圖及水解酶的合成與GA的關(guān)系 植物生長激素課件 大麥籽?？v剖面示意圖及水解酶的合成與GA的關(guān)系 植物生長激2. GA調(diào)節(jié)IAA水平 GA降低了IAA氧化酶的活性。 GA促進(jìn)蛋白酶活性，使蛋白質(zhì)水解，IAA的合成前體(Trp)增多。 GA促進(jìn)IAA束縛型游離型 GA可使內(nèi)源IAA的水平增高 ?植物生長激素課件2. GA調(diào)節(jié)IAA水平 GA降低了IAA氧化酶的活性。GA與IAA形成的關(guān)系 植物生長激素課件GA與IAA形成的關(guān)系 植物生長激素課件3. GA調(diào)節(jié)細(xì)胞壁中的鈣的水平 (促進(jìn)莖的延長) Ca2+有降低細(xì)胞壁伸展性的作用。GA能使Ca2+ 壁胞

12、質(zhì)，壁中Ca2+水平下降，壁伸展，生長加快。 返回植物生長激素課件3. GA調(diào)節(jié)細(xì)胞壁中的鈣的水平Ca2+有降低細(xì)胞壁伸展性的15-3 細(xì)胞分裂素(cytokinin，CTK) 一、CTK的發(fā)現(xiàn)和種類 二、CTK的分布與代謝 三、CTK的生理效應(yīng) 四、CTK的作用機(jī)理 植物生長激素課件15-3 細(xì)胞分裂素(cytokinin，CTK) 一、C一、CTK的發(fā)現(xiàn)和種類 Skoog和崔澄(1948)等發(fā)現(xiàn)生長素存在時(shí)腺嘌呤具有促進(jìn)細(xì)胞分裂的活性。 1955年米勒(Millu)和Skoog等發(fā)現(xiàn)存放了4年的DNA也能誘導(dǎo)細(xì)胞分裂激動(dòng)素(KT)。 1956年，米勒等從高壓滅菌處理的DNA分解產(chǎn)物中純化,

13、 6呋喃氨基嘌呤。 1963年，未成熟的玉米籽粒細(xì)胞分裂促進(jìn)物質(zhì)，玉米素(zeatin，Z，ZT)，是最早發(fā)現(xiàn)的植物天然細(xì)胞分裂素 植物生長激素課件一、CTK的發(fā)現(xiàn)和種類 Skoog和崔澄(1948)等發(fā)都是腺嘌呤的衍生物天然CTK: 玉米素，玉米素核苷、二氫玉米素、異戊烯基腺嘌呤(iP), 異戊烯基腺苷(iPA)等。人工合成的CTK：激動(dòng)素(KT)、6-芐基腺嘌呤(6-BA), 應(yīng)用最廣。種類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 植物生長激素課件都是腺嘌呤的衍生物種類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 植物生長激素課件腺嘌呤激動(dòng)素, KTDNA高壓滅菌時(shí)產(chǎn)生人工合成植物生長激素課件腺嘌呤激動(dòng)素, KTDNA高壓滅菌時(shí)產(chǎn)生人工合成植物生長激素

14、玉米素，ZT首次從植物體分離出的天然CTK植物生長激素課件玉米素，ZT首次從植物體分離出的天然CTK植物生長激素課件6-芐基腺嘌呤，6-BA人工合成返回植物生長激素課件6-芐基腺嘌呤，6-BA人工合成返回植物生長激素課件二、CTK的分布與代謝 莖尖、根尖、未成熟的種子等 11000 ngg-1 DW 合成部位: 根尖，怎樣證明？生物合成 由tRNA水解產(chǎn)生 從頭合成，前體: 甲瓦龍酸 植物生長激素課件二、CTK的分布與代謝 莖尖、根尖、未成熟的種子等 合成部位植物生長激素課件植物生長激素課件三、CTK的生理效應(yīng) 1. 促進(jìn)細(xì)胞分裂和擴(kuò)大 IAA只促進(jìn)核的分裂而與細(xì)胞質(zhì)的分裂無關(guān) 。 CTK促進(jìn)

15、細(xì)胞質(zhì)分裂。 GA縮短細(xì)胞周期中的G1期(DNA合成準(zhǔn)備期)和S期(DNA合成期)的時(shí)間，加速細(xì)胞的分裂 橫向增粗 植物生長激素課件三、CTK的生理效應(yīng) 1. 促進(jìn)細(xì)胞分裂和擴(kuò)大 IAA只CTK對(duì)蘿卜子葉膨大的作用葉面涂施CTK(100mgL-1)對(duì)照植物生長激素課件CTK對(duì)蘿卜子葉膨大的作用葉面涂施CTK對(duì)照植物生長激素課件2. 促進(jìn)芽的分化 組織培養(yǎng) CTK / IAA 高形成芽CTK / IAA 低形成根CTK / IAA 中保持生長而不分化愈傷組織CTK促進(jìn)側(cè)芽發(fā)育，消除頂端優(yōu)勢(shì) (KT: 0.01-1mg/LNAA: 0.1-2mg/L)植物生長激素課件2. 促進(jìn)芽的分化 組織培養(yǎng) CTK / IAA 高形成IBA, 0.5 g ml-1IBA, 0.5 g ml-1ZT, 2.0 g ml-1擬南芥（Arabidopsis）植物生長激素課件IBA, 0.5 g ml-1IBA, 0.5 g ml3延緩葉片衰老 4. 其他生理作