教学设计赤霉素的生理功能及作用机理
赤霉素促进基因的作用原理
赤霉素促进基因的作用原理赤霉素（Gibberellin）是一类重要的植物激素，它在植物生长发育过程中起到了关键的调节作用。
赤霉素能够促进植物茎、叶、花等器官的生长，并参与调控一系列生理过程，如种子发芽、茎伸长、开花、果实发育等。
赤霉素的促进基因作用原理可以从以下几个方面进行解析。
首先，赤霉素能够通过调控基因表达来促进植物的生长。
赤霉素通过与细胞质内的赤霉素受体结合，进而激活某些转录因子，从而影响基因的转录和翻译过程。
赤霉素激活的转录因子可以结合到DNA上的特定序列上，激活或抑制与该序列相关的基因的表达。
这样一来，植物生长发育过程中需要的一些基因的表达水平就会得到提升，从而促进植物的生长。
其次，赤霉素还可以通过调控细胞分裂和伸长来促进植物的生长。
赤霉素能够促进细胞分裂的发生，增加细胞数量。
此外，赤霉素还能够促进细胞的伸长，使细胞在长度上增加。
细胞的分裂和伸长是植物茎、叶等器官生长的基础，赤霉素通过调控这两个过程来增强植物的生长能力。
另外，赤霉素还可以调节植物激素的平衡，进而影响植物的生长发育。
植物生长发育过程中有多种激素参与调控，如赤霉素、生长素、乙烯等。
这些激素之间相互作用，形成复杂的调控网络。
赤霉素通过调节植物激素的相对含量，影响激素信号的传递和植物生长发育的方向。
例如，在花芽分化的过程中，赤霉素可以促进茎端的赤霉素含量增加，从而抑制侧芽的发生，使得主芽能够继续长出。
这种调节植物激素平衡的方式，使得植物能够在特定生理条件下做出适应性的调整，以提高生存竞争力。
此外，赤霉素还能够参与其他信号途径的调节，进而促进基因的表达。
例如，早春植物萌动的过程中，赤霉素通过调节钙离子浓度，激活蛋白激酶等信号通路，从而促进休眠种子的萌发。
而且，赤霉素还能够与光信号、温度信号等环境因素进行相互作用，从而调控植物的生长发育。
这些信号途径的综合调控，使得植物能够在不同环境条件下做出相应的生长调整，以适应外界环境的变化。
植物生理学课程论文赤霉素及其生理作用研究进展
赤霉素及其生理作用研究进展摘要：赤霉素(GAs)是高等植物体内调控发育的重要激素。
现就赤霉素的结构、种类，生物合成过程和生理作用研究进展进行综述。
关键词：赤霉素生物合成生理作用Recent Advances in Gibberellins and its Physiological EffectAbstract:Gibberellins are important develop ment-regulating hormone in higher plant s. Based on the structure and variety, the process of biosynthesis, physiological effect of gibberellins were summarized in this paper.Key Words: Gibberellin，process of biosynthesis，physiological effect赤霉素（gibberellin, GA），是广泛存在于植物界,在被子植物、裸子植物、蕨类植物、褐藻和绿藻中被发现的植物激素。
它的发现要追述到1926年日本人黑泽英一对水稻恶苗病的研究。
患恶苗病的植株之所以发生徒长，是由于病菌分泌出来的物质引起的。
这种病菌称为赤霉菌，赤霉素的名称由此而来[1]。
赤霉素是一种双萜，由4个异戊二烯单位组成。
其基本结构是赤霉素烷（gibberellane），有4 个环。
在赤霉素环上，由于双键、羟基数目和位置不同，形成了各种不同的赤霉素。
到1998年为止，已发现127种GA[2]。
其中GA3、GA4、GA7和GA9等可作为天然植物激素有效控制植物种子萌发过程中水解酶活性的诱导、茎的伸长、花的诱导和种子发育等植物生长发育过程[3]。
根据赤霉素分子中碳原子总数不同，可分为C19C20两类。
前者的种类大大多于后者，其生理活性也强于后者。
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赤霉素赤霉素是一种重要的植物激素，对植物的生长和发育起着关键的调控作用。
它最早是由荧光杆菌产生，在植物学上引起了广泛的研究兴趣。
赤霉素对植物的萌发、幼苗生长、开花、果实成熟和植物抗逆性等多个方面都具有重要的影响。
在本文中，将重点介绍赤霉素的生产、生理作用和应用。
一、赤霉素的生产赤霉素的生产主要通过两种途径，一种是通过化学合成，另一种是通过微生物发酵。
化学合成的方法具有成本较低和产量较高的优势，但是其生产过程中需要使用很多有毒物质，对环境污染较大。
而通过微生物发酵生产赤霉素，不仅能够降低生产成本，还可以减少对环境的污染。
目前，大多数赤霉素都是通过微生物发酵的方式进行生产。
二、赤霉素的生理作用赤霉素在植物体内具有多种生理作用，其中最为重要的作用是促进植物生长。
赤霉素能够促进萌发和幼苗生长，提高植物的生物量和产量。
此外，赤霉素还能够调节植物的开花和果实成熟过程，使植物能够更好地进行繁殖。
此外，赤霉素对植物的抗逆性也有一定的影响，可以提高植物对环境胁迫的适应能力。
三、赤霉素的应用1. 农业领域：赤霉素作为一种植物生长调节剂，被广泛应用于农业生产中。
它可以促进作物的生长和发育，提高产量和品质。
例如，在水稻种植中，适当使用赤霉素可以促进水稻的萌发和生长，提高单株产量。
2. 果树种植：赤霉素对果树的开花和结果具有调节作用，可以促进果树的开花过程，提高果实的产量和品质。
例如，在柑橘种植中，喷施赤霉素可以提高柑橘的结果率和产量。
3. 蔬菜种植：赤霉素对蔬菜的生长和发育也具有一定的促进作用。
适当应用赤霉素可以提前促使蔬菜的生长和丰产。
例如，在大棚蔬菜的种植中，喷施赤霉素可以加快蔬菜的生长速度，缩短生长周期。
4. 植物繁殖：赤霉素在植物繁殖中起到重要的作用。
它可以促进植物的生殖器官的发育，提高种子的质量和数量。
例如，在种子繁殖中，适当使用赤霉素可以提高种子的发芽率和存活率。
5. 植物保护：赤霉素还可以用作一种植物保护剂，提高植物的抗逆能力，增强植物对病虫害的抵抗力。
赤霉素的生理作用和机理
赤霉素作用机理示意图
赤霉素广泛存在于菌类、藻类、蕨类、裸子植物及被子植物中。商品生产的赤霉素是GA3、GA4和GA7。GA3又称赤霉酸，是最早分离、鉴定出来的赤霉素，分子式为C19H22O6，即6-呋喃氨基嘌呤。
赤霉素的生理作用
作用：赤霉素促进麦芽糖的转化（诱导α—淀粉酶形成）；促进营养生长（对根的生长无促进作用，但显著促进茎叶的生长），防止器官脱落和打破休眠等。赤霉素最突出的作用是加速细胞的伸长（赤霉素可以提高植物体内生长素的含量，而生长素直接调节细胞的伸长），对细胞的分裂也有促进作用，它可以促进细胞的扩大（但不引起细胞壁的酸化）。
最近的研究表明，cGMP是预示大麦糊粉层细胞GA出现的一个重要信号，cGMP水平下降可以阻止GA诱导的ɑ-淀粉酶和GA-Myb基因mRNAs的积累。但是，在诱导ɑ-淀粉酶基因的表达时cGMP不能代替GA。GA可以提高细胞质钙和钙调素的浓度，这是信号传导的早期结果。
2．转录水平的调控
赤霉素对α-淀粉酶活性的促进从酶的合成开始，而非已存在酶的活化。其促进α-淀粉酶mRNA的形成，并能提高α-淀粉酶mRNA水平，这是由于α-淀粉酶基因转录的增强，而非mRNA的降解速度的减小。
赤霉素的发现史
1926年日本黑泽在水稻恶苗病的研究中，发现感病稻苗的徒长和黄化现象与赤霉菌有关。1935年薮田和住木从赤霉菌的分泌物中分离出了有生理活性的物质，定名为赤霉素（GA）。
从50年代开始，英、美的科学工作者对赤霉素进行了研究，现已从赤霉菌和高等植物中分离出60多种赤霉素，分别被命名为GA1，GA2等。
拓展：赤霉素的作用机理
目前，对ɑ-淀粉酶基因表达与GA3相互作用的分子机制了解甚少。GA3调控ɑ-淀粉酶基因表达的研究只集中在萌发的大麦和小麦种子上。实际上，其它研究表明萌发水稻种子上也存在着相似的ɑ-淀粉酶基因表达机制和模式。
高中生物教材中赤霉素生理作用的诠释.
高中生物教材中赤霉素生理作用的诠释激素(hormones)又称化学信使，是特定细胞合成的能使生物体发，胜1定反应的有机分子。
它们的作用力很强，很低的浓度就能引起很强的反应。
它们在细胞中存在的时间不长在细胞中不能积累，很快就被破坏。
植物的激素，1般都是从生长旺盛的组织，如茎尖和根尖的分生组织产生的，它们没有高等动物所具有的专门分泌激素的内分泌腺。
植物体内除生长素外，还存在赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等植物激素。
赤霉素(gibberellin)是日本人黑泽英11926年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，是由病菌分泌出来的物质引起的。
这种病菌称为赤霉菌，赤霉素的名称由此而来。
1959年其化学结构被确定。
现已知，植物体内普遍存在赤霉素，它是调节植株高度的激素。
1 赤霉素的种类生理活性强的赤霉素有GA1,G.93,GA7,GA30,GA32,GA38等，生理活性弱的赤霉素有GA13,GA17,GA25等。
市售的赤霉素主要是赤霉酸(GA3),也是最熟知的，分子式是C19H22O6，相对分子质量为346。
2 赤霉素的生物合成赤霉素在高等植物中生物合成的位置至少有3处:发育着的果实(或种子)，伸长着的茎端和根部。
赤霉素在细胞中的合成部位是质体、内质网和细胞质溶胶等处。
月前生产上使用的GA3等仍然是从赤霉菌的培养液中提取出来的，因人工合成的成本较高。
3 赤霉素的生理作用的诠释赤霉素的生理作用是“促进果实成熟”还应该是“促进果实生长”?或者说“促进果实生长”更确切?(1)《现代汉语词典》(修订本)分别对“生长”、“成熟”作如下解释:生长:生物体在1定的生活条件下，体积和重量逐渐增加。
生长是发育的1个特性。
成熟：植物的果实等完全长成，泛指生物体发育成完备的阶段。
(2)人教版《普通高中课程标准实验教科书11生物必修3:稳态与环境教师教学用书》第66页明确指出赤霉素的生理作用:调节细胞的伸长、促进蛋白质和RNA的合成，从而促进茎的伸长、抽墓、叶片扩大、种子发芽、果实生长，抑制成熟和衰老等。
浅谈高中生物教材中赤霉素的生理作用
浅谈高中生物教材中赤霉素的生理作用作者：卢林洪来源：《读写算》2012年第60期【摘要】本文综述了植物激素中赤霉素的作用机理和生理效应，以及对于高中生物教材中关于赤霉素生理作用的一些见解。
【关键词】新课标生物赤霉素生理作用一、赤霉素的作用机理1. GA与酶的合成大麦籽粒在萌发时，贮藏在胚中的束缚型GA水解释放出游离的GA，通过胚乳扩散到糊粉层，并诱导糊粉层细胞合成α—淀粉酶，酶扩散到胚乳中催化淀粉水解，水解产物供胚生长需要。
GA不但诱导α—淀粉酶的合成，也诱导其它水解酶（如蛋白酶、核糖核酸酶、β—1，3葡萄糖苷酶等）的形成，但以α—淀粉酶为主，约占新合成酶的60%～70%。
2 GA调节IAA水平许多研究表明，GA可使内源IAA的水平增高。
这是因为（1）GA降低了IAA氧化酶的活性，（2）GA促进蛋白酶的活性，使蛋白质水解，IAA的合成前体（色氨酸）增多。
（3）GA还促进束缚型IAA释放出游离型IAA。
3 赤霉素结合蛋白胡利（Hooley）等（1993）首次报道了野燕麦糊粉层中有一种分子量为60 000的GA特异结合蛋白（gibberellin binding protein，GBP）。
小麦糊粉层的GBP在与GA1结合时需Ca2+参与，这是因为GA1促进α—淀粉酶合成也需要Ca2+的缘故。
有人测得质膜上有两种GBP（可溶多肽和膜结合多肽）介导了GA诱导的α—淀粉酶的基因表达的调节过程。
有人在黄瓜下胚轴及豌豆上胚轴的胞液内发现少量的GBP具有可饱和性和可逆性，能与具有强生物活性的GA4和GA7结合。
二、赤霉素的生理效应1 促进茎的伸长生长赤霉素最显著的生理效应就是促进植物的生长，这主要是它能促进细胞的伸长。
GA促进生长具有以下特点：（1）.促进整株植物生长（2）.促进节间的伸长。
（3）.不存在超最适浓度的抑制作用（4）.不同植物种和品种对GA的反应有很大的差异2 诱导开花某些高等植物花芽的分化是受日照长度（即光周期）和温度影响的。
赤霉素作用机理
赤霉素的作用机理赤霉素促进茎伸长机理赤霉素最突出的生理效应是促进茎的伸长和诱导长日植物在短日条件下抽薹开花。
赤霉素对生长的促进包括对细胞伸长和细胞分裂的促进。
赤霉素通过提高细胞壁的延展性而促进细胞伸长。
赤霉素本身并不促使H+外排，不引起细胞壁酸化，可能通过生长素引起的细胞壁酸化而起作用。
赤霉素对细胞壁的延展性的促进作用可能涉及木葡聚糖内转糖苷酶（XET）,XET的作用可能是促进伸展素进入细胞壁。
赤霉素对细胞分裂的促进是通过诱导几个依赖细胞周期蛋白激酶基因的表达，从而促进细胞周期从G1期向S期转变。
赤霉素与茎伸长调节中的几个基因的关系如下图所示：GA ｜SPY GAI/RGA ｜mRNA 生长GAI和RGA是由GAI和RGA编码的转录因子，它们是直接或间接导致生长促进的基因的转录阻碍物。
GAI和RGA的氨基酸末端含有一个称为DELLA的保守区，该区域参与赤霉素的响应。
SPY促进GAI和RGA 的转录或促进GAI和RGA的作用。
但有赤霉素存在时，SPY、GAI和RGA被负调节或关闭，GAI 和RGA蛋白被降解。
各种植物对赤霉素的敏感程度不同。
遗传上矮生的植物如矮生的玉米和豌豆对赤霉素最敏感，经赤霉素处理后株型与非矮生的相似;非矮生植物则只有轻微的反应。
有些植物遗传上矮生性的原因就是缺乏内源赤霉素（另一些则不然）。
赤霉素促进种子萌发的原理赤霉素在种子发芽中起调节作用。
许多禾谷类植物例如大麦的种子中的淀粉，在发芽时迅速水解；如果把胚去掉，淀粉就不水解。
用赤霉素处理无胚的种子，淀粉就又能水解，证明了赤霉素可以代替胚引起淀粉水解。
赤霉素对α-淀粉酶活性的促进从酶的从头合成，而非已存在酶的活化。
其促进α-淀粉酶mRNA 的形成，并能提高α-淀粉酶mRNA水平，这是由于α-淀粉酶基因转录的增强，而非mRNA的降解速度的减小。
赤霉素对α-淀粉酶基因表达的刺激时通过转录因子介导的，该转录因子可结合在α-淀粉酶基因的启动子上。
赤霉素原理
赤霉素原理赤霉素，又称生长素，是一种植物生长调节剂，可以促进植物生长、增加果实的产量和改善品质。
赤霉素的原理是通过植物内部的生长素信号传导通路来实现的。
生长素是一种植物生长调节物质，它能够影响植物的细胞分裂、细胞伸长和细胞分化，从而调节植物的生长发育。
赤霉素通过模拟植物内源生长素的作用，从而影响植物的生长发育过程。
赤霉素的作用机理主要包括以下几个方面：首先，赤霉素可以促进植物的细胞分裂。
在植物生长发育的过程中，细胞分裂是至关重要的一个环节。
赤霉素可以促进细胞分裂，从而增加植物的细胞数量，促进植物的生长。
其次，赤霉素可以促进植物的细胞伸长。
在植物的生长发育过程中，细胞伸长是另一个至关重要的环节。
赤霉素可以促进细胞的伸长，从而增加植物的高度和茎叶的长度，使植物长势更加旺盛。
此外，赤霉素还可以促进植物的细胞分化。
在植物的生长发育过程中，细胞分化是非常重要的一个环节。
赤霉素可以促进细胞的分化，从而形成不同类型的细胞，使植物的器官更加完善。
总的来说，赤霉素的作用主要是通过影响植物的细胞分裂、细胞伸长和细胞分化来促进植物的生长发育。
它可以增加植物的细胞数量、增加植物的高度和茎叶的长度，使植物长势更加旺盛，同时也可以使植物的器官更加完善，从而提高植物的产量和改善植物的品质。
赤霉素的应用可以广泛用于农业生产中，可以促进作物的生长发育，增加作物的产量和改善作物的品质。
但是在使用赤霉素的过程中，需要注意合理施用，不能过量使用，以免对植物造成不良影响。
同时，也需要注意保护环境，避免对环境造成污染。
因此，在使用赤霉素时，需要严格按照使用说明进行使用，合理施用，以达到最好的效果。
总之，赤霉素作为一种植物生长调节剂，通过模拟植物内源生长素的作用，可以促进植物的生长发育，增加植物的产量和改善植物的品质。
它在农业生产中有着重要的应用价值，但在使用过程中需要注意合理施用，以免对植物和环境造成不良影响。
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7.从诱导α-淀粉酶的过程引出赤霉素的受体，介绍受体的晶体结构，各个组分如GID-1，怎样结合阻遏蛋白DELLA，引起DELLA降解的过程。
8. 提问让学生回忆植物信号转导一章所学知识，然后展示GA作用机理的全程示意图，如何进入细胞膜，结合受体，降解DELLA，基因表达，最终到α-淀粉酶的合成，让学生了解整个过程的来龙去脉。
五、后测
提出问题，考察学生对生理功能以及分子机理的掌握程度。
六、总结
和学生一起解答后测中的问题，总结本节课的内容。
PPT1-PPT2
PPT3
PPT4
可以和生长素类进行类比
PPT5-PPT10
PPT中出现了长日植物，如果不简单介绍光周期现象，不易理解
略
植物激素的传统教学形式比较单一，本设计采用PPT演示和板书结合的教学方法，与日常生活和生产实践相结合；利用问题驱动法,全面讲解赤霉素的各种生理作用及其作用机制。对于抽象、图片类知识，采用多媒体展示，而推理、总结的过程，使用板书保证学生的理解时间。课程内容划分参考BOPPPS教学模块方法，依照起、承、转、合、切，分为六个单元，依次为：导言、学习目标、前测、参与式学习、后测、总结。改变传统“满堂灌”的教学模式，通过提问、让学生设计实验证明所讲理论知识的各种方法，引导学生主动参与教学过程。每种赤霉素生理作用使用新颖、趣味性图片来吸引学生注意。利用最新的分子生物学研究成果以及详尽的图片让学生对赤霉素生理作用的分子机制有一定直观的认识。
教学设计
赤霉素的生理功能及作用机理
生命科学学院 史玮
课程名称
植物生理学
授课章节
第八章第二节
授课题目
赤霉素的生理功能及作用机理
所属学科
植物学
授课对象
农学相关专业
大三学生
使用教具
投影仪、激光笔
教学目的
掌握赤霉素的生理功能及作用机理
教学思想
植物的正常生长和发育，不仅需要水分、矿质元素和有机物等为其提供能量和建造物质，而且还需要另一类具有特殊作用的生理活性物质——植物生长物质对其进行调节和控制，植物生长物质包括植物激素、生长调节物质和植物生长调节剂。本节所讲的赤霉素就是植物激素中重要的一类。
1.赤霉素的生理功能
1.1促进植物茎节生长
1.2 打破休眠
1.3 促进抽薹和开花
1.4诱导禾谷类种子α-淀粉酶等水解酶的合成
1.5 促进雄花分化
1.6 其他效应
2.赤霉素的作用机制
2.1 赤霉素的受体
2.2 赤霉素诱导糊粉层产生α-淀粉酶的分子机制
教学重点
赤霉素的生理作用及作用机理
教学难点
赤霉素诱导糊粉层产生α-淀粉酶的分子机制，此部分需要学生具有一定分子生物学和蛋白质结构学的基础知识
PPT11
PPT12
2.讲解赤霉素的第二个生理功能：打破休眠，促进萌发。
3.由于赤霉素的第三个生理功能涉及到光周期现象，先浅显介绍长日植物的含义，再介绍赤霉素促进抽薹开花的功能。
4.介绍诱导单性结实的功能，先提问：生活中经常吃到哪些无子无核的瓜果呢？展示赤霉素处理得到无籽葡萄的照片。
5.简要介绍赤霉素雄花分化和诱导水解酶促进的功能。
教学安排与课堂组织
分为六个单元，PPT总页数12，总时间：15min
一、导言
回顾上节课所讲赤霉素的发现，分布与生物合成，引入本节内容。
二、目标
明确本节课学习目标，需要掌握的内容：赤霉素的生理作用与其作用的分子机制。
三、先测
问题：植物生长物质包括哪几大类？之前学了哪一类？
4、参与式学习
1.介绍赤霉素的第一个生理功能：促进植物生长。展示用赤霉素处理后的豌豆幼苗的生长状况图片，和野生型进行比较。
赤霉素在科学研究和农业生产中具有十分重要的意义,但比起生长素和脱落酸来，不太受学生重视，本课程设计试图增加一些生动图片吸引学生兴趣，了解赤霉素的重要性，增强记忆，同时添加最新研究成果如赤霉素受体的晶体结构，帮助学生理解赤霉素的作用机理。
教学内容
本节内容为植物生理学第八章植物的生长物质中的重点内容。上节课讲解了赤霉素的发现，分布和运输，本节重点介绍其生理功能和作用机理。主要内容包括：