植物生长物质
第6章 植物生长物质
第六章植物生长物质本章内容提要植物激素是植物体内合成的调控生长发育的微量有机物，包括AUXs、GAs、CTKs、ABA、ETH。
其它天然的生长物质有BRs、多胺、JAs、SAs和玉米赤霉烯酮等。
植物生长调节剂是具有植物激素效应的化学合成物质。
植物生长物质一词，则统指植物激素和植物生长调节剂。
AUXs是最先被发现的植物激素，天然的AUXs有IAA、IBA、4-Cl-IAA和PAA。
GAs具有赤霉烷环的基本结构，迄今已发现120余种，包括C20-GAs和C19-GAs，GA1和GA20是活性最强的GAs。
CTKs是一类在N6位置上取代的腺嘌呤衍生物。
其中玉米素分布最广。
ABA是一种倍半萜化合物，具有右旋、左旋两种旋光异构体。
天然的ABA是2-cis (+)-ABA，化学合成的ABA 是一种左、右旋各半的外消旋混合物。
ETH是最简单的烯烃。
农业生产和研究中常使用乙烯利、乙烯硅等ETH释放剂，AgNO3、硫代硫酸银等是乙烯的拮抗剂。
IAA的生物合成发生于细胞迅速分裂和生长的部位，合成前体为L-色氨酸；IAA可以形成糖酯和肽等多种结合物。
IAA的降解有酶促降解和光氧化。
IAA具有极性运输的特点，并以非极性的方式进行长距离运输。
GAs主要在生长中的种子和果实、幼茎顶端和根部合成。
合成前体为甲羟戊酸，其重要的中间物为GA12-7-醛。
GAs的运输无极性，GAs的结合形式有葡萄糖苷和葡萄糖酯。
植物生长延缓剂（AMO-1618、矮壮素、多效唑等）是通过抑制GAs的生物合成而延缓植物生长的。
CTKs的主要合成部位是细胞分裂旺盛的根尖及生长中的种子和果实。
CTKs的合成前体为AMP，[9R-5’P]iP是植物组织中其他天然CTKs的前体。
CTKs可与葡萄糖和氨基酸形成无活性的结合物。
CTKs通过CTKs氧化酶降解。
ABA的主要合成部位植物是根尖、老叶及成熟的花、果实与种子。
合成前体为甲羟戊酸，或是经叶黄素裂解而来--间接途径（高等植物中ABA主要由此途径合成）。
植物生理学教案植物生长物质
植物生理学教案——植物生长物质第一章：植物生长物质概述一、教学目标1. 了解植物生长物质的定义、分类和作用。
2. 掌握植物生长物质的主要生理功能。
3. 理解植物生长物质在农业生产中的应用。
二、教学内容1. 植物生长物质的定义与分类a. 植物激素b. 植物生长调节剂2. 植物生长物质的主要生理功能a. 促进植物生长b. 调节植物发育c. 调控植物代谢3. 植物生长物质在农业生产中的应用a. 提高作物产量b. 改善作物品质c. 抗逆栽培三、教学方法1. 讲授法：讲解植物生长物质的定义、分类和作用。
2. 案例分析法：分析植物生长物质在农业生产中的应用实例。
四、教学步骤1. 引入话题：介绍植物生长物质的概念。
2. 讲解植物生长物质的分类和生理功能。
3. 分析植物生长物质在农业生产中的应用。
4. 讨论植物生长物质的研究前景。
五、课后作业1. 复习植物生长物质的定义、分类和生理功能。
2. 收集有关植物生长物质在农业生产中的应用案例。
3. 思考植物生长物质研究的发展方向。
第二章：植物激素一、教学目标1. 了解植物激素的定义、分类和作用。
2. 掌握植物激素的主要生理功能。
3. 理解植物激素在农业生产中的应用。
二、教学内容1. 植物激素的定义与分类a. 生长素b. 赤霉素c. 细胞分裂素d. 脱落酸e. 乙烯2. 植物激素的主要生理功能a. 调节植物生长b. 促进植物发育c. 调控植物代谢3. 植物激素在农业生产中的应用a. 促进作物生长b. 提高作物产量c. 改善作物品质三、教学方法1. 讲授法：讲解植物激素的定义、分类和作用。
2. 案例分析法：分析植物激素在农业生产中的应用实例。
四、教学步骤1. 引入话题：介绍植物激素的概念。
2. 讲解植物激素的分类和生理功能。
3. 分析植物激素在农业生产中的应用。
4. 讨论植物激素研究的前景。
五、课后作业1. 复习植物激素的定义、分类和生理功能。
2. 收集有关植物激素在农业生产中的应用案例。
植物生长生长物质
IAA Polar transport：胚芽鞘合成的IAA只能从植物 体的形态学上端向形态学下端运输，而不能倒过来运 输。地上部--向基运输。
2．生长素的生理作用
生长素对植物生长的作用具有两重性，有正作用和负作用。即在低浓 度下促进生长，在中浓度下抑制生长，在高浓度下导致植物死亡。不同 器官对生长素的敏感程度不同，根对生长素最敏感，促进生长的最适浓 度为10－10mol/L左右；芽敏感程度次之，最适浓度是10－8mol/L左右；茎 最不敏感，最适浓度是10－4mol/L左右。
细胞分裂素促进细胞分裂的机理是细胞分裂素能调节基因活 性，促进RNA合成和促进蛋白质合成。
细胞分裂素的促进作用有：细胞分裂，地上部分化，侧芽生 长，叶片扩大(使细胞扩大，而不是伸长)，气孔张开，伤口愈合， 形成层活动，种子发芽，果实；生长等。 细胞分裂素的抑制作用有：不定恨形成，侧根形成，叶片衰老。
四、脱落酸
脱落酸是一种以异戊二烯为基本结构的倍半萜类化合 物，含15个碳原子，分子式为C15H2Ｏ40。
脱落酸抑制生长、促进衰老的生理机制是抑制核酸 和蛋白质合成。脱落酸在植物生长发育中的调节作用有 促进叶、花、果脱落，促进气孔关闭，促进侧芽、块茎、 种子休眠，促进叶片衰老，促进果实、种子成熟。抑制 种子萌发、IAA运输和植株生长。
IAA促进生长机理： A.IAA活化基因，促进RNA和蛋白质的合成--慢反应。
B. 酸生长理论： IAA活化质膜ATP酶，细胞壁酶活化， 细胞壁水解，松驰，吸水--快反应。
二、赤霉素类
植物中赤霉索的种类达100多种，它们的基本结构相 同，都为含4个环的赤霉烷异戊二烯化合物，其结构差 别主要是碳原子总数不同和双键、羟基数目和位置的 不同。生理活性强的赤霉素有GA１，GA3，GA7，GA32， GA38等。
植物生理学 植物生长物质
H (OH)
IAA + O2 （二）光氧化
CH2COOH
NO
羟吲哚乙酸和 二羟吲哚乙酸
H
光 IAA 核黄素 吲哚醛 一）促进细胞伸长生长 图
1 特点：
敏感部位 幼茎、胚芽鞘等；最适浓度 10－5－10－6 mol；不可逆
2 原理：酸性生长理论
主要观点：
IAA 到 达 靶 细 胞 后 ， 使 靶 细 胞 质 膜 上 的 H+-ATP 酶活化，该酶水解ATP同时将H+泵出质膜，使胞壁酸 化。胞壁pH下降可使氢键断裂、与壁松弛有关的酶活 化。 如β－半乳糖苷 酶在pH4-5时比pH7时活性高3 －10倍而β－（1，4）葡聚糖酶的活性可提高约100倍， 结果造成细胞壁松弛可塑性增大，细胞吸水，体积扩大。
迁移分析法证明： 赤霉素诱导淀粉酶基因表达的原因可能是：GA诱 导产生一种能结合到该酶基因5’上游调节序列上的一 种蛋白质。结合后启动基因表达。
图
六、赤霉素应用
（一）促进麦芽糖化。 （二）促进营养生长。对茎叶作用显著，对根伸长不 起作用。 （三）防止脱落：葡萄开花后10天，200mg/L喷花 序，增产无核。 （四）打破休眠：马铃薯切块，1ppm 泡5－10分钟， 凉干种。整薯，5ppm泡30分钟。
GGPP 环化
CDP
内根－贝壳杉烯
内根－贝壳杉烯合成酶A
内根－贝壳杉烯合成酶B
内质网
加氧酶
GA12或GA53
GA12-醛
内根－贝壳杉烯酸
图
细胞质
GA12或GA53
GAs
GA20-氧化酶 GA3-氧化酶 GA2-氧化酶
四、GA的生理作用
（一）GA1促进茎的伸长
图
GA1促进茎伸长的证明实验
植物生理学 7.植物生长物质
二 生长素的分布和传导（运输）
（一）分布：广，主要集中在生长旺盛的部分（胚芽
鞘、芽和根尖端的分生组织、形成层、 受精后的子房、幼嫩种子等）。
（二）存在状态：自由型和束缚型 （三）运输方式： 1 极性运输：生长素只能从植物形态学的上端向下端输。
抑制解除
DNA RNA a-淀粉酶形成
三 应用 1 促进营养生长 2 促进麦芽糖化
3 防止脱落 4 打破休眠
第三节 细胞分裂素类
一 发现：1955年F.Skoog在研究烟草髓部的组织培养。 N6-呋喃甲基腺嘌呤------具有促进细胞分裂-激动素（KN） 细胞分裂素：把具有和激动素相同生理活性的天然的 和
（2）赤霉素能提高木葡聚糖内转糖基酶（XET)活性，该酶可使 木 葡聚糖产生内转基作用，把木葡聚糖切开，形成新的木葡聚糖子， 由于木葡聚糖是初生壁的主要组成，从而再排列为木葡聚-纤维素
网，（使二细胞）延促长进。RNA和蛋白质的合成 （诱导a-淀粉酶的形成）
在一粒完整的种子（具有胚乳的糊粉层）
细胞核中（存在有处于抑制状态的a-淀粉酶基因） 赤霉素（参与RNA的合成）
2 抑制作用：抑制成熟，侧芽休眠，衰老，块茎形成。
（二）作用机理 1 促进茎的延长
（1）细胞壁中有Ga2+， Ga2+具有降低细胞壁伸长的作用（ Ga2+ 能和细胞壁聚合物交叉点的非共价离子结合在一起，不易伸展）。
当赤霉素存在时，它能使细胞壁里的Ga2+移开并进入细胞质 中，使细胞壁里的Ga2+水平下降，细胞壁的伸展性加大，生长 加快。
1 酶促降解：脱酸降解和不脱酸降解
植物生长需要的营养物质
植物生长需要的营养物质
植物生长需要的营养物质包括以下几种：
1.氮：构成植物体内的蛋白质、酶类等，促进植物生长。
2.磷：参与植物的光合作用、呼吸作用等，促进植物生长。
3.钾：调节植物体内水分平衡，促进光合作用和产生养分。
4.钙：促进细胞壁形成，增强植物抗性。
5.镁：参与植物的光合作用和养分代谢。
6.硫：构成植物体内的一些氨基酸、蛋白质等，促进植物生长。
7.微量元素：铁、锌、锰、铜、硼、氯等微量元素对植物生长也有重要作用。
例如，铁促进叶绿素合成，锌促进植物发育，锰促进植物光合作用等。
植物生理学—第八章 植物的生长物质
• 第一节 生长素类
• • • • • • • 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 小结 赤霉素类 细胞分裂素类 乙烯 脱落酸 其他天然的植物生长物质 植物生长调节剂
教学目标
★掌握植物激素和生长调节剂的概念
★掌握植物五大类激素的特点、生理作用
★理解植物五大类激素的作用机理及其应用
化学渗透极性扩散学说：
IAA在酸性环境中不易解离， 主要呈非解离型（IAAH）较 亲脂，易通过质膜；在碱性环 境中呈离子型（IAA-）较难透 过质膜。 质膜的质子泵把ATP水解，提 供能量，同时把H+释放到细 胞壁，所以细胞壁的pH较低 （pH5），此处的IAA主要呈 IAAH，易透过细胞膜而进入 细胞质；细胞质的pH较高 (pH7)，所以大部分IAA呈 IAA-较难透过质膜而积累在细 胞底部，因而呈极性运输。 后来发现，质膜上有特殊的生 长素－阴离子运输蛋白，大部 分集中于细胞底部，可使IAA被动地流到细胞壁，继而进入 下一个细胞。
复习
什么是信号？什么是受体？ 什么是细胞信号转导？ 细胞接受信号进行信号转导几个步骤？ 什么是生长素的极性运输？ 生长素的生理作用有哪些？
第二节 赤霉素类
一、赤霉素类的结构和种类
1.赤霉素的发现
赤霉素（Gibberellins GA） 异常生长的稻苗—“笨苗”/“恶苗病
2.赤霉素化学结 构
目前，大家公认的植物激素有五类，即生长素类、 赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯和脱落酸。前三类都 是促进生长发育的物质，脱落酸是一种抑制生长发育 的物质，而乙烯则主要是一种促进器官成熟的物质。
有些生长调节剂的生理效能比植物激素的还好,在低浓
植物生长物质
§7-3 细胞分裂素(cytokinin，CTK)
一、CTK旳发觉和种类 二、CTK旳分布与代谢 三、CTK旳生理效应 四、CTK旳作用机理
一、CTK旳发觉和种类
Skoog和崔澄(1948)等发觉生长素存在时腺 嘌呤具有增进细胞分裂旳活性。
1955年米勒(Millu)和Skoog等发觉存储了4 年旳DNA也能诱导细胞分裂→激动素(KT)。
本章要点和难点
1. 五大植物激素主要生理作用(注意 它们之间旳区别和联络)
2. 生长素旳作用机理、赤霉素对大麦 种子α—淀粉酶旳诱导。
3. 五大激素合成途径(不记过程)及前 体物质，乙烯生物合成旳调整
§7-1 生长素
一. IAA旳发觉 二. IAA在植物体内旳分布和运送 三. IAA旳存在形式与代谢 四. IAA旳生理效应 五. IAA旳作用机理
长旳生长调整剂。
阻碍GA旳生物合成, 抗GA
多效唑(PP333, MET) 烯效唑(S-3307) 矮壮素(CCC) 比久 (B9) 缩节胺(Pix, 助壮素)
1967，定名为脱落酸
不对称碳原子
异戊二烯为基本单位
天然形式：右旋
二. ABA旳分布与代谢
脱落或休眠器官中较多
逆境下增多
合成部位：(主)根冠、萎蔫叶片
生物合成
茎、种子、花和果等
前体物：甲瓦龙酸
甲瓦龙酸→类胡萝卜素（紫黄质）→ 黄质醛→ABA
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三、ABA旳生理效应
1. 克制生长
克制整株植物或离体器官旳生长，也能 克制种子旳萌发。可逆旳
1956年，米勒等从高压灭菌处理旳DNA分 解产物中纯化, →6—呋喃氨基嘌呤。
1963年，未成熟旳玉米籽粒→细胞分裂增进 物质，→玉米素(zeatin，Z，ZT)，是最早发 觉旳植物天然细胞分裂素