植物的生长物质.ppt
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1、第八章 植物生长物质1第一节第一节 植物生长物质的概念和种类植物生长物质的概念和种类 一、植物生长物质一、植物生长物质 植物生长物质(植物生长物质(plant growth substances)指调节植物生长发育的生理活性物质,包括指调节植物生长发育的生理活性物质,包括植物激素植物激素和和植物生长调节剂植物生长调节剂。二、植物激素(二、植物激素(phytohormones)植物激素植物激素:植物体内产生的、能移动的、对生植物体内产生的、能移动的、对生长发育起显著作用的微量长发育起显著作用的微量(1mol/L)有机物。有机物。2 1、特征、特征(1)内生的)内生的植物体内合成的;植物体内合成的
2、;(2)能移动的)能移动的 从产生部位运到作用从产生部位运到作用部位;部位;(3)低浓度()低浓度(1mol/L以下以下)有调节作有调节作用。用。2、种类、种类五大类(公认的)五大类(公认的)生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸脱落酸、乙烯。乙烯。油菜内酯素、多胺、茉莉酸(油菜内酯素、多胺、茉莉酸(未公认未公认)。)。3三、植物生长调节剂三、植物生长调节剂 植物生长调节剂植物生长调节剂(plant growth plant growth regulatorsregulators):具有植物激素生理具有植物激素生理活性的人工合成化合物。活性的人工合成化合物。包
3、括生长促进剂、生长抑制剂和包括生长促进剂、生长抑制剂和生长延缓剂。生长延缓剂。4第二节第二节 植物激素的发现和化学结构植物激素的发现和化学结构一、生长素的发现和化学结构一、生长素的发现和化学结构 1880年,英国的年,英国的C.Darwin在进行植物向光性在进行植物向光性实验时,发现胚芽鞘向光弯曲是由于尖端产生实验时,发现胚芽鞘向光弯曲是由于尖端产生了某种了某种影响影响向下向下传递,造成背光面生长快传递,造成背光面生长快的结的结果。果。1926年,荷兰的年,荷兰的Went用燕麦试法(用燕麦试法(Avena test)证实这种影响是化学物质,他称之为)证实这种影响是化学物质,他称之为生长生长素(
4、素(auxin,AUX)。5 1934年,年,荷兰的荷兰的Kgl等分离、等分离、纯化出这种物质,经鉴定是纯化出这种物质,经鉴定是吲哚乙吲哚乙酸酸(indole acetic acid,IAA).6天然生长素类天然生长素类7人工合成生长素类8 二、赤霉素类(二、赤霉素类(GAS)的发现和化学)的发现和化学结构结构 1926年,由日本人黑泽英一(年,由日本人黑泽英一(Kurosawa E.)从水稻恶苗病的研究中发现的。患恶苗病从水稻恶苗病的研究中发现的。患恶苗病的水稻植株之所以发生徒长,是由赤霉菌的水稻植株之所以发生徒长,是由赤霉菌(Gibberella fujikuroi)分泌物引起的。赤霉素分
5、泌物引起的。赤霉素(gibberellin)的名称由此而来。的名称由此而来。9 1938年,薮田贞次郎(年,薮田贞次郎(Yabuta T.)等从水稻等从水稻赤霉菌中分离出赤霉素结晶。赤霉菌中分离出赤霉素结晶。1959年,高等植物的第一个赤霉素被分离鉴年,高等植物的第一个赤霉素被分离鉴定(定(GA1),确定其化学结构。目前已发现),确定其化学结构。目前已发现120多种,其中多种,其中GA1与与GA20活性最高。市售的主要活性最高。市售的主要是是GA3 基本结构:赤霉烷环(基本结构:赤霉烷环(1920个个C原子),原子),19个个C的活性比的活性比20个个C的活性高。的活性高。10B11三、细胞分
6、裂素(三、细胞分裂素(CK)的发现和化学结构)的发现和化学结构 1955年,年,Skoog等培养烟草髓部组织时,等培养烟草髓部组织时,偶然在培养基中加入了变质的鲱鱼精子偶然在培养基中加入了变质的鲱鱼精子DNA,髓部细胞分裂加快。后来从高温灭菌过的,髓部细胞分裂加快。后来从高温灭菌过的DNA降解物中分离出一种促进细胞分裂的物降解物中分离出一种促进细胞分裂的物质,鉴定为质,鉴定为6-呋喃氨基嘌呤,命名为呋喃氨基嘌呤,命名为激动素激动素(kinetin,KN)。KN不存在植物体中。不存在植物体中。12 1963年年Miller等从幼嫩玉米种子中提取等从幼嫩玉米种子中提取出类似出类似KN活性的物质,经
7、鉴定为玉米素。此活性的物质,经鉴定为玉米素。此后,类似物相继后,类似物相继发现发现,目前把这类物质统称目前把这类物质统称为为细胞分裂素(细胞分裂素(cytokinin,CK)。13基本结构:腺嘌呤基本结构:腺嘌呤+侧链侧链14 四、脱落酸(四、脱落酸(ABA)的发现和化学结构)的发现和化学结构 1964年,美国年,美国Addicott等从将要脱落的等从将要脱落的未成熟的棉桃中提取一种促进脱落的物质,未成熟的棉桃中提取一种促进脱落的物质,命名为命名为脱落素脱落素。1963年,英国年,英国Wareing从槭树将要脱落从槭树将要脱落的叶子中提取一种促进休眠的物质,命名的叶子中提取一种促进休眠的物质,
8、命名为为休眠素休眠素。后来证明为同一种物质。后来证明为同一种物质。1967年命名年命名为为脱落酸脱落酸(abscisic acid,ABA)。)。15 ABA为单一的化合物,是一种倍为单一的化合物,是一种倍半帖结构,有两种旋光异构体:右旋半帖结构,有两种旋光异构体:右旋型(以型(以+或或S表示)与左旋型(以或表示)与左旋型(以或R表示)。植体内的主要是表示)。植体内的主要是顺式右旋顺式右旋型型,只有,只有S-ABA才具有促进气孔关闭才具有促进气孔关闭的效应。人工合成的是的效应。人工合成的是S和和R各半的外各半的外消旋混合物(消旋混合物(RS-ABA)。目前已能用葡萄灰孢霉菌发酵生产目前已能用葡
9、萄灰孢霉菌发酵生产ABA。1617五、乙烯(五、乙烯(ETH)的发现和化学结构)的发现和化学结构 十九世纪,人们发现煤气街灯下树叶十九世纪,人们发现煤气街灯下树叶脱落较多。脱落较多。1901 1901年确定其活性物质为乙烯。年确定其活性物质为乙烯。1910 1910年认识到植物组织能产生乙烯。年认识到植物组织能产生乙烯。1934 1934年确定乙烯为植物的天然产物。年确定乙烯为植物的天然产物。60 60年代末确定乙烯是一种植物激素。年代末确定乙烯是一种植物激素。18第三节第三节 生长素生长素 一、一、IAAIAA的代谢和运输的代谢和运输 (一)(一)IAAIAA的生物合成的生物合成 合成部位:
10、合成部位:幼嫩的芽和叶、发育中的种子幼嫩的芽和叶、发育中的种子。分布部位分布部位:最主要存在于:最主要存在于生长旺盛的部分生长旺盛的部分,在趋向,在趋向 衰老的组织和器官中含量甚少。如胚芽鞘、芽和根顶衰老的组织和器官中含量甚少。如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子、果实等处端的分生组织、形成层、发育中的种子、果实等处合成途径合成途径:(了解):(了解)吲哚丙酮酸途径、色胺途径、吲哚丙酮酸途径、色胺途径、吲哚乙醇途径、吲哚乙醇途径、吲哚乙腈途径吲哚乙腈途径 合成前体:色氨酸合成前体:色氨酸19色氨酸脱羧色氨酸脱羧E色胺色胺胺氧化胺氧化E色胺途径色胺途径吲哚乙醇吲哚乙醇吲哚乙醇吲哚
11、乙醇氧化氧化E吲哚乙醇途径吲哚乙醇途径吲哚乙醛吲哚乙醛 色氨酸色氨酸色氨酸转氨色氨酸转氨E吲哚丙酮酸吲哚丙酮酸吲哚丙酮吲哚丙酮酸脱羧酸脱羧E吲哚乙醛脱氢吲哚乙醛脱氢E吲哚乙酸吲哚乙酸吲哚丙酮酸途径吲哚丙酮酸途径合成前体合成前体直接前体直接前体20(二)(二)IAA的降解的降解 酶促降解酶促降解:脱羧降解:脱羧降解 IAA氧化氧化E不脱羧降解不脱羧降解 光氧化:核黄素催化光氧化:核黄素催化21(三)(三)IAA存在形式存在形式 自由生长素自由生长素:可自由移动,人工易提取,可自由移动,人工易提取,有生物活性有生物活性 IAA IAA 束缚生长素(束缚生长素(IAAIAA的钝化形式)的钝化形式):
12、人工不易人工不易 提取,无生物活性提取,无生物活性 束缚(结合态)生长素的作用:束缚(结合态)生长素的作用:1 1、贮藏形式、贮藏形式 2 2、运输形式、运输形式 3 3、解毒作用、解毒作用 4 4、防止氧化、防止氧化 5 5、调节自由生长素含量、调节自由生长素含量22(四)(四)IAA的运输的运输1 1、极性运输(、极性运输(仅仅IAAIAA具有具有)极性运输(极性运输(polar transportpolar transport):只能从形态:只能从形态学的上端向形态学的下端运输。学的上端向形态学的下端运输。局限在胚芽鞘、幼茎及幼根的薄壁细胞之局限在胚芽鞘、幼茎及幼根的薄壁细胞之间,距离短
13、。间,距离短。2 2、非极性运输、非极性运输:被动的,通过韧皮部的,长:被动的,通过韧皮部的,长距离运输距离运输 2324 五、生长素类的生理作用和应用 (一)生理作用 1、促进茎的伸长生长 低浓度的生长素促进生长,高浓度抑制生长。不同器官对生长素的敏感程度不同。25 10-11 10-9 10-7 10-5 10-3 10-1 生长素浓度(mol/L)不同营养器官对不同浓度不同营养器官对不同浓度IAA的反应的反应 促进抑制10-4根茎芽10-1010-826 3 3、促进侧根、不定根和根瘤的形成、促进侧根、不定根和根瘤的形成 4 4、促进瓜类多开雌花,促进单性结实、种子和、促进瓜类多开雌花,
14、促进单性结实、种子和 果实的生长。果实的生长。5 5、低浓度的、低浓度的IAAIAA促进韧皮部的分化,高浓度的促进韧皮部的分化,高浓度的 IAA IAA促进木质部的分化促进木质部的分化2 2、维持顶端优势、维持顶端优势7 7、调节源库关系、调节源库关系 IAA IAA能促进蔗糖向韧皮部装载。因能促进蔗糖向韧皮部装载。因IAAIAA能活化能活化 H H+-ATP-ATP酶,促进酶,促进K K+跨膜运输,膜内跨膜运输,膜内K K+,促进,促进 蔗糖长距离运输。蔗糖长距离运输。6 6、抑制花朵脱落、侧枝生长、块根形成、叶片衰老、抑制花朵脱落、侧枝生长、块根形成、叶片衰老27 (二)人工合成的生长素类
15、在生产上的应用 1、促进插枝生根(NAA)2、阻止器官脱落 3、促进单性结实 4、促进菠萝开花 5、促进雌花形成28一、一、GAsGAs的代谢和运输的代谢和运输(一)生物合成(一)生物合成 合成部位合成部位:生长中的种子和果实、幼茎顶端和根:生长中的种子和果实、幼茎顶端和根 部。细胞中合成部位是部。细胞中合成部位是微粒体微粒体、内质内质 网网和和细胞质可溶部分细胞质可溶部分等等。分布部位:分布部位:与生长素一样,在生长旺盛的组织器与生长素一样,在生长旺盛的组织器 官中含量较高官中含量较高前体:甲瓦龙酸(甲羟戊酸)前体:甲瓦龙酸(甲羟戊酸)第四节第四节 赤霉素赤霉素29 甲瓦龙酸甲瓦龙酸 异戊烯
16、基焦磷酸(异戊烯基焦磷酸(IPP)法呢基焦磷酸(法呢基焦磷酸(FPP)牻牛儿牻牛儿焦磷酸牻牛儿牻牛儿焦磷酸(GGPP)内内-贝壳杉烯贝壳杉烯 贝壳杉烯酸贝壳杉烯酸 GA12-7-醛醛 GA12 GAS 30(二)(二)GAS的结合物和运输的结合物和运输赤霉素也可有赤霉素也可有自由赤霉素和结合赤霉素自由赤霉素和结合赤霉素之分之分 结合态结合态GAGAS S主要是贮藏形式。主要是贮藏形式。GA GA在植物体内的在植物体内的运输无极性运输无极性。根尖合成的根尖合成的GAGA沿导管向上运输沿导管向上运输 嫩叶产生的嫩叶产生的GAGA沿筛管向下运输沿筛管向下运输31二、赤霉素类的生理作用和应用(一)生理
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