植物激素作用的分子机理-植物分子遗传国家重点室
植物激素的种类及作用机理
植物激素的种类及作用机理植物激素是植物生长发育和适应环境的重要调节因子，主要通过调控细胞生长、分化、分裂、衰老和死亡等生理过程，以及参与植物响应内外界环境刺激的信号传递和转导，促进植物生长发育与适应能力的提高。
植物激素的种类及作用机理是植物生理学和植物学研究的热点和难点问题，本文将从植物激素种类、作用机理和应用等方面系统阐述。
一、植物激素的种类植物激素是一类类似于动物激素的化合物，主要包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、激动素、乙烯和脱落酸等几类。
其中，生长素和赤霉素是植物中作用最广泛的两种激素。
1. 生长素生长素是植物中最早被发现和研究的一种激素，它主要控制细胞生长、分化和伸长，促进植物根、茎、叶、花和果实的发育。
生长素的作用机理主要是通过促进细胞壁活性、细胞液压力、细胞膜渗透性、细胞核DNA转录等途径调节细胞功能和生理代谢。
生长素还可以与其他植物激素相互作用，协同调控植物生长发育。
2. 赤霉素赤霉素是植物中另一种重要的激素，主要调节细胞分裂、分化、伸长和器官形成等过程，促进植物的发育和生殖。
赤霉素的作用机理主要是通过激活赤霉素受体、调控蛋白质磷酸化、转录因子活性等途径介导信号转导，促进植物生长发育和适应环境。
3. 细胞分裂素细胞分裂素是一类控制细胞分裂和分裂激素合成的激素，主要通过影响细胞周期、DNA复制、染色体分裂等分子机制控制细胞分裂。
细胞分裂素的作用机理主要是通过激活和抑制细胞周期相关的激酶、激酶底物等途径介导信号转导。
4. 脱落酸脱落酸是一种脂溶性激素，主要参与植物的落叶、雌蕊败育、种子成熟和休眠等过程。
脱落酸的作用机理主要是通过调控植物体内激素平衡、细胞壁分解、离子通道、转录因子、激酶底物等途径介导信号传递和转导。
5. 激动素激动素是一种低分子物质，主要调节植物营养代谢和生长发育等生理过程。
激动素的作用机理主要是通过调节植物光合作用、激素合成、细胞分裂、细胞膜电位等途径影响植物生理代谢。
2024年研究生考试考研植物生理学与生物化学(414)试卷及解答参考
2024年研究生考试考研植物生理学与生物化学(414)复习试卷(答案在后面)一、选择题（植物生理学部分，10题，每题2分，总分20分）1、下列关于光合作用中光反应的描述，错误的是：A、光反应发生在叶绿体的类囊体膜上B、光反应需要光能将ADP和无机磷（Pi）合成ATPC、光反应不涉及氧气的产生D、光反应通过水的光解产生ATP和NADPH2、在植物生物化学中，下列哪种酶通常参与蛋白质的合成？A、RNA聚合酶B、DNA聚合酶C、转氨酶D、核糖体3、以下关于植物激素的描述，正确的是：A、赤霉素的作用是促进细胞伸长，抑制种子萌发B、脱落酸的作用是促进果实成熟，抑制植物生长C、生长素的作用是促进细胞分裂，抑制细胞伸长D、细胞分裂素的作用是促进细胞伸长，抑制叶绿素合成4、下列哪种物质不是植物激素？A. 赤霉素B. 细胞分裂素C. 生长素D. 叶绿素5、在植物细胞壁合成过程中，下列哪种酶起到关键作用？A. 淀粉合酶B. 纤维素合酶C. ATP合成酶D. 氧化还原酶6、下列哪种代谢途径与植物对逆境的适应无关？A. 脱水素的合成B. 抗冻蛋白的表达C. 脂肪酸的β-氧化D. 热激蛋白的产生7、植物光合作用中，叶绿体类囊体薄膜上的光反应主要产生以下哪种物质？A、ATPB、NADPHC、CO2D、O28、在植物生物化学中，以下哪个化合物不属于植物体内的初级代谢产物？A、葡萄糖B、氨基酸C、脂肪酸D、叶绿素9、以下哪种酶催化植物细胞壁的合成？A、纤维素酶B、果胶酶C、半乳糖醛酸酶D、尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶10、下列哪种物质在植物细胞内作为第二信使参与信号转导过程？A、cAMPB、RNAC、ATPD、DNA二、实验题（植物生理学部分，总分13分）题目：请设计一个实验方案，以探究植物光合作用过程中光合产物分配对植物生长的影响。
实验材料为同种植物的不同品种（品种A和品种B），实验条件为光照、温度、水分等均适宜。
实验步骤：1.将品种A和品种B的植物幼苗种植在相同的培养箱中，保证光照、温度、水分等条件一致。
植物分子遗传国家重点实验室
生理生 态研 究所 ，是我 国从事 植物 科学 研 究的高层 次科 研和 培养 高层 次专业 科技 人 才的综 合基
地 。实验室 坚持 “ 开放 、流动 、联 合 、建设 ”的方 针 ，热忱 向 国 内外开 放 。实验 室主要 从事 植 物 分子遗 传 及基 因工程 的基础 研 究和应 用基础 研 究 ，重 点结 合植物 生物 学 中的重 火 问题 （ 如发 育 、分化 、抗性 等 ），开展植 物功 能理 ，以 及植 物 生物技 术和 基 因工程研 究 。为 了更 好地 促进 国 内外交流 与合 作 ，实验 室特设 置开 放课题 ，欢迎 国 内外从事 相关 领域研 究 的科 技＿ 丁 作者 来实验 室进 行客 座或 合作 研 究。
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水 稻 、玉米 、棉花 、油菜 等作 物重 要性 状 （ 产量 、品质 、抗 病虫 、抗逆 等 ）的 分 子遗 传和功 能
基 组 学研 究 ，分离克 隆重要 性状 相关 功能 基 因与调控 因子 ， 阐明重 要性？ Ｉ 犬 形成 的分子 机制 及
取得 系统 性成 果 ，为我 国植物科 学 和农业 科学 的发展 做 出贡献 ，并协 力推 动实验 室进入本 领 域
国际知 名实验 室行 列 。
学基 金重 大重 点项 目以及上海 市 重大重 点项 目等 一批重 要 科研 任 务。２ ０ ０ ６ 年 以
来实验 室 在水稻 产量基 因研 究 、植物 信号传 导研 究 以及植物ｍ ｉ Ｒ Ｎ Ａ 的功 能研 究等方 面取 得突破
植物激素(Plant_hormones)
2．物理和化学方法 植物激素的测定分析采用薄层层析、气相
色谱（gas chromatography，GC）、高效液相层析（high liquid performance chromatography，HPLC）、质谱分析（mass spectrography，MS）等，其原理大都是基于不同物质在不同介质中 的分配系数。测定生长素含量可以达到10-12g的水平。如GC测定乙 烯含量；气质联谱（GC-MS）分析赤霉素。
二、植物激素的种类及相互之间的作用 目前公认的植物激素有五大类： 生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯、脱落酸。 植物体内存在油菜甾体类（BR）、多胺（PA）、茉莉酸 （MJ）、水杨酸（SA）、寡糖素等也具有近似激素的特性。 我国科学家发现玉米赤烯酮等 起初人们认为某一种植物生理作用具有专一性。例如生长素 促进细胞体积扩大；赤霉素促进茎伸长生长；细胞分裂素促 进细胞分裂；脱落酸促进休眠以及乙烯促进果实成熟等。后 来发现上述每一种生理现象的控制因素极为复杂，不是一种 激素起一种作用，是各种激素之间相互作用的综合表现。
2.
不同激素间的拮抗作用
不同激素间的拮抗作用，生长素与细胞分裂素对植物顶端优势有 相反的效应，生长素与乙烯对叶片脱落也有相反的作用，脱落酸对生 长素、赤霉素或细胞分裂素的生理作用也有分别的拮抗作用。
3. 某种激素通过影响其它激素的合成、运输及代谢而改 变后者浓度。
生长素提高乙烯：较高浓度的生长素对植物体内乙烯合成有显著的 促进作用，生长素提高乙烯合成效率，乙烯抑制生长素在植物体内运 输并影响生长素的代谢。 GA与生长素：GA抑制生长素结合态的形成及氧化酶的活性，从而提 高生长素的浓度；赤霉素则能促进生长素的生物合成作用。
激素特点： ①产生于植物体内特定部位，是植物正常生长发育过程中或特殊环境下 的代谢产物；
植物激素信号转导机制解析
植物激素信号转导机制解析植物激素是植物生长和发育过程中起关键作用的化学物质，通过调控调节植物的生理和生化过程，从而对植物的生长、开花、果实发育、生命进程变化等产生影响。
激素信号传递机制是植物激素作用的重要基础，它使得植物能够感知到外界信号并做出适应性响应。
一、植物激素的种类与功能植物激素主要分为以下几类：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和脱落素等。
每一类激素都具有不同的生理功能，调控植物的生长发育阶段。
生长素促进细胞伸长、维持植物形态和生长定向；赤霉素参与调控植物的幼苗生长、开花、果实发育等；细胞分裂素控制植物的细胞分裂和幼苗发育等。
通过这些激素与植物细胞内的受体结合，激发下游信号的传导过程。
二、激素信号传导的起始与结束植物细胞中的激素受体能够与特定的激素结合，从而体现出生物学活性，并开始启动激素信号传导过程。
一旦激素结合到受体上，激素受体复合体将激活下游信号传导途径。
激素信号传导的结束通常是通过降解激素本身或通过一系列酶的调节产生的。
这样，植物能够快速且有效地调控激素的作用时间和强度。
三、信号转导途径分析激素信号的传导途径通常涉及多个环节和多个互补作用的分子。
以下是几种常见的激素信号转导途径：1.蛋白激酶信号通路：植物激素与受体相结合后，激活受体激酶活性，进而磷酸化靶蛋白的特定位点，从而引发一系列的下游信号传导。
2.细胞核转录因子信号通路：激素信号将受体结合到细胞核转录因子上，激活或抑制特定的转录因子活性，从而调控基因的表达。
3.磷酸二酯酶信号通路：激素与受体结合后，激活特定的磷酸二酯酶，该酶能够水解总量型的第二信使分子，从而调控植物生长和发育。
4.钙信号通路：激素与受体结合后，激活钙信号通路，其中包括钙离子的流动和钙结合蛋白激活等环节。
钙离子是广泛参与植物细胞信号转导的重要离子。
激素信号传导的复杂性使得研究人员需要通过分子生物学、生物化学、遗传学和生物信息学等多学科的手段，来探索植物激素的作用机制和信号传递途径。
植物生长的分子调控机制
植物生长的分子调控机制植物是自然界中的生命之源，其能够自己合成有机物质，在太阳光的照射下进行光合作用，使其能够生长和繁衍后代。
要想更好地了解植物生长的分子调控机制，需要深入研究各种植物分子生物学方面的内容。
一、植物的分子生物学分子生物学是一门涉及分子结构和功能的学科，其研究的主要内容是大分子结构、功能和相互作用。
在植物学领域里，分子生物学研究的是与植物生长和发育有关的蛋白质、基因、激素、信号传导分子等。
二、植物生长的基本分子调控机制从分子水平上来看，植物的生长是由基因转录、信号传导、激素作用等某些关键机制所调控的。
1.基因转录调控基因是植物生长调控的核心，一个植物细胞中不同类型基因的表达程度不同。
通过对基因转录调控，可以控制植物的各种生理功能，如生长发育、生殖及环境应答等。
2.信号传导调控细胞内外的信号传递是植物生长与发育过程中另一个重要的分子调控机制。
通过分子信号传导，植物可以感知外界的环境变化，完成适应性反应。
例如在光照强度较低的环境下，拟南芥（植物茄属植物中的一种）可以通过紫色素的生物合成提高光合效率，从而适应较低的光照强度。
3.激素调控植物生长与发育过程中存在许多的激素，例如生长素、赤霉素、脱落酸等。
这些激素可以调节植物细胞的分裂活动、生长速率以及营养物质分配等。
其中，生长素作为植物生长的最主要激素之一，是对植物生长和发育有着重要作用。
三、植物基因调控的分子机制植物的生长发育具有很高的可塑性，可以通过基因调控来适应不同的环境条件和生理需求。
植物基因调控的分子机制主要有三个方面。
1.转录因子转录因子是基因转录调控中的关键分子，它通过与DNA结合，影响基因启动子的活性，使得某些基因启动子得以激活。
例如，ABI5是拟南芥中的一个转录因子，当植物遭遇干旱等胁迫条件时，激活其基因表达，调节植物的生长和发育。
2.表观遗传调控表观遗传调控是指细胞通过修饰某些生物大分子，如DNA和蛋白质，影响细胞遗传信息的表达以及遗传信息传递的现象。
植物的分子遗传学
表观遗传学在植物生长发育和逆境适应中发挥着重要作用 ，但目前的研究手段和技术仍有限，限制了相关研究的深
入进行。
未来发展趋势预测
单细胞测序和多组学联合分析：随着单细胞测序 技术的发展和多组学联合分析方法的完善，未来 有望在单细胞水平上揭示植物基因表达和调控的 精细机制。
表观遗传学研究的深入：随着表观遗传学研究的 不断深入，未来有望揭示更多植物生长发育和逆 境适应的表观遗传调控机制，为作物遗传改良提 供新的思路和方法。
为植物育种提供理论支持
植物分子遗传学的研究可以为植物育种提供理论支持。通 过对植物基因进行定位和克隆，可以培育出具有优良性状 的新品种，提高农作物的产量和品质。
推动植物基因工程发展
植物分子遗传学的研究还可以推动植物基因工程的发展。 利用基因工程技术，可以将外源基因导入植物体内，改良 植物的性状或赋予植物新的功能。
发展历程
自20世纪50年代以来，随着DNA双螺旋结构的发现、遗传密码的破译以及基因 工程技术的建立，分子遗传学得到了迅速的发展。它不仅揭示了生物遗传的物质 基础，还为人类改造生物、创造新品种提供了有力的工具。
植物分子遗传学研究意义
揭示植物遗传规律
通过研究植物的分子遗传学，可以深入了解植物基因的结 构、功能和表达调控机制，从而揭示植物遗传的规律和特 点。
CRISPR/Cas9等基因编辑技术的应用： CRISPR/Cas9等基因编辑技术为植物分子遗传学 研究提供了强有力的工具，未来有望在植物基因 功能验证、作物遗传改良等方面发挥更大作用。
植物与环境互作的分子机制：植物与环境互作是 植物分子遗传学研究的重要方向之一，未来有望 通过深入研究植物响应环境变化的分子机制，为 作物抗逆育种和生态修复提供理论支持。
植物激素信号传递网络的分子调节机制
植物激素信号传递网络的分子调节机制植物激素是调节植物生长和发育的重要信号分子，在许多生物过程中都发挥着至关重要的作用。
然而，植物激素信号的传递网络非常复杂，涉及到许多分子调节机制。
本文将探讨植物激素信号传递网络的分子调节机制，从而深入了解植物激素的作用和机制。
一、植物激素的基本特征植物激素是一类具有生理活性的天然化合物，其特点是可以在极微量下发挥重要的调节作用。
目前已经发现了六种主要的植物激素：赤霉素、生长素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和脱落素。
它们可以通过诱导或抑制特定基因的表达，调节植物的生长、发育和生殖。
二、植物激素信号传递网络的基本元件植物激素信号传递网络包括三个主要元件：激素受体、信号转导途径和靶基因。
激素受体是相应激素的特异性受体，在感受到植物激素后能够与信号转导途径中的蛋白结合并激活，从而诱导靶基因的表达。
信号转导途径则是一系列蛋白质相互作用的复杂网络，将激素信号从受体传递到靶基因。
靶基因则负责植物生长发育的调控。
三、植物激素的分子调节机制在植物激素信号传递网络中，涉及到许多分子调节机制。
下面将分别介绍植物激素信号传递网络中各个方面的分子调节机制。
1. 激素受体的调节激素受体的调节主要包括两个方面：激素的诱导和跨膜传递。
激素的诱导是指激素与受体结合后，能够诱导相应的信号转导途径的激活。
跨膜传递是指激素信号在细胞膜上的跨膜传递过程，涉及到许多膜本身的特性。
2. 信号转导途径的调节信号转导途径的调节主要包括三个方面：泛素化修饰、蛋白磷酸化和磷脂激酶途径。
泛素化修饰是指通过泛素连接酶将泛素连接至蛋白分子上，调节蛋白的稳定性、功能和定位。
蛋白磷酸化是指通过植物激素信号激活蛋白磷酸化酶，将磷酸基连接至蛋白分子上，调节蛋白的活性、稳定性和位置。
磷脂激酶途径是指由植物激素信号激活的蛋白质，将磷酸基连接至磷脂分子上，进而调节细胞分化、增殖和死亡等生理过程。
3. 靶基因的调节靶基因的调节主要包括两个方面：转录因子和表观遗传学。
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新年伊始，国家自然科学基金委“植物激素作用的分子机理”重大研究计划专家指导组分别于1月19日和2月24日到植生生态所调研。
专家指导组组长李家洋院士，专家指导组成员陈晓亚院士、李传友研究员、种康研究员、瞿礼嘉教授和基金委生命科学部温明章处长等先后参加调研。
“植物激素作用的分子机理”重大研究计划旨在
通过对植物激素作用的分子机理的研究，深入认识激素调控植物生长、发育和衰老及其对环境适应的机制，认识激素调控植物重要器官和性状形成的机制，为农作物产量和品质调控以及育种创新提供重要的理论基础。
植生生态所作为我国植物激素研究的重要单位之一，积极参与承担了该计划的科研任务，包括三项重点项目（合作一项）及多项培育项目。
我室薛红卫研究员、何祖华研究员、何玉科研究员、黄海研究员、罗达研究员、郭房庆研究员主要承担了该项重大研究计划，并在调研工作会议上分别汇报了研究进展情况和最新成果，以及下一步工作计划，并提出了存在的问题和困难。
专家组与科研人员就植物激素研究方面可能取得的突破性进展，凝练和集成今后重点支持方向进行了深入研讨。
专家组对该计划的工作表示了认同，同时也希望各相关单位要分工协作，力争做出具有原创性的工作。
薛红卫所长代表研
究所表示将进一步建设和完善激素测定平台，争取承担更多任务，做出更多有显示度工作。
调研结束后，专家指导组实地考察了相关实验室和中心仪器室。
2010年1月19日，斯坦福大学的Sharon Long 院士和朱筑文教授访问我室，并分别做了题为“Role of plant proteins in bacterial invasion and differentiation in symbiotic root nodules ”和“A guide for analyzing microarray experiments ”的学术报告。
2010年3月10日，达科为生物技术有限公司总裁Daniel Auerbach 访问我室，并做了题为“Pathway profiling and protein interaction discovery: novel approaches for basic science and drug discovery ”的学术报告。
（2009）获奖名称
获奖者 中科院院长奖学金（特别奖） 金 健 地奥奖学金（一等奖） 薛良交 地奥奖学金（二等奖） 刘绮丽 朱李月华优秀博士生奖 姚 瑶 全国优秀博士学位论文奖 宋献军 中科院优秀博士学位论文奖 毛颖波 中科院优秀研究生指导教师 陈晓亚 中科院优秀研究生导师奖
林鸿宣 中科院宝洁优秀研究生导师奖 林鸿宣 全国优秀博士学位论文指导教师
林鸿宣
2010年1月20-21日，植物分子遗传国家重点实验室在植生所新大楼报告厅召开实验室2009年度年终总结会议。
会议由林鸿宣、何玉科、郭房庆、肖晗、黄继荣、张鹏等研究员分别主持。
实验室主任薛红卫研究员首先向在座师生概括性介绍了实验室过去一年的科研情况，鼓励同学们做好日常的工作积累，勤勉、惜时，推动成熟工作的发表与产出，并希望大家抓住年终总结的契机，相互学习，共同进步。
会上，实验室的29名研究生和年轻科研人员做了工作总结报告。
围绕植物信号转导、植物发育和模式建成、水稻重要农艺性状相关功能基因克
隆与机制分析、植物抗逆机制、植物代谢及其调控、光合作用、基因转录调控网络和机制、植物生物技术等多方面的工作，报告人员介绍了各自课题的进展与所取得的实验结果，并与参会的师生积极讨论相关问题。
年终总结会议作为实验室的一项特色活动，其主旨是为学生和科研工作者提供良好的学术交流平台，帮助大家
一起分享课题研究过程中的成果和经验。
2010年2月7日, 由中科院上海交叉学科研究中心主办，中科院上海生科院植物生理生态研究所承办的第九期交叉学科论坛“植物免疫研究与作物生产”在上海交叉学科研究中心举行。
来自中国科学院上海生命科学研究院、中国科学院微生物研究所、遗传与发育生物学研究所、植物研究所、中国农业科学院、北京生命科学研究所以及北京大学、清华大学、中国农业大学、华中农业大学等高校共12家单位的25位专家学者参加了本次会议。
我室薛红卫主任、何祖华研究员、唐威华研究员、文啟光研究员参加了会议。
唐威华和文啟光研究员应邀分别做了题为“禾谷镰孢与宿主植物在转录组水平上的相互作用研究”和“水稻乙烯途径与稻瘟病抗性” 的学术报告。
会上，各位专家学者围绕植物免疫反应的机制、植物抗病基因功能研究及其应用等领域，探讨了植物抗病性的改变与农作物产量、品质间的关系，以及我国植物免疫机制研究的未来发展趋势；同时对抗病及其调控基因、植物免疫机制研究在农业生产中的应用等问题进行了讨论，并达成了共识。
本次会议旨在通过不同学科的科学家之间的高水平交叉讨论，为大幅提升我国植物免疫研究分子机制的研究，为我国日益严重的作物病害的抗病育种提供具有新策略与新技术，做出重要贡献。
会议的顺利举行，不仅为同领域各专家间的学术交流提供了一个平台，更为今后的相关合作打下了良好的基础。