植物生理学第06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。

具有植物激素活性的植物生长调节剂已广泛应用于农业生产中，并在调节植物生长发育方面发挥重要作用。

Concepts:

植物生长物质包括：植物激素

植物生长调节剂

植物激素（plant hormones or Phytohormones):在植物体内合成的，可以从产生部位运往作用部位，对生长发育具有显著生理效应的微量有机物质。

五大类内源激素：生长素（IAA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素（CTK)、脱落酸(ABA)、乙烯（ETH)

特点：①内源性；②可运性；③微量调节性

植物生长调节剂（Plant growth regulators）:人工合成的具有类似激素效应的化合物。

第一节生长素（auxins）

一、发现历史

1880年：达尔文父子的胚芽鞘向光性试验

1928年：Went建立燕麦试法

1934年：Kogl等分离出刺激生长物质，确定为吲哚乙酸（indole acetic acid,IAA）. 后来发现其他具有类似结构的物质，也具有生长素的功能：如吲哚乙醛、吲哚乙腈

二、生长素在体内的分布与运输

分布：广泛存在，不均匀分布

运输：极性运输（只能从形态学上端运往形态学下端）。

三、生长素的生物合成

前体物：色氨酸(Trp)

部位：幼叶、发育中的种子

合成途径：

①先脱氨，后脱羧

②先脱羧，后脱氨

③吲哚乙腈吲哚乙酸

腈酶

四、生长素的存在形式和分解

1、存在形式

◎游离型：

◎束缚型：IAA 与葡萄糖、氨基酸、肌醇等物质结合

2、分解

（1）酶促氧化：

IAA氧化酶：含铁血红蛋白；辅因子：Mn2+、一元酚（如香豆酸、阿魏酸等）（2）光氧化：

◎避光提取；

◎生产上用替代品。

五、生长素的生理效应

1、促进伸长生长

□具有浓度效应

□不同器官间敏感性不同（根＞芽＞茎）

2、促进器官分化

□诱导愈伤组织产生根

□促进插条生根

3、促进座果

10mg/L 2,4-D促进番茄结果，并可形成无籽果实。

4、防止器官脱落（10ppm萘乙酸用于棉花保蕾保铃）

5、影响性别分化促进黄瓜多开雌花

6、维持顶端优势

7、促进菠萝开花和橡胶泌乳

六、生长素作用机理

1、生长素受体

★激素受体：能与激素特异结合，识别和转化激素信号，使其表现出生理效应的物质。

（一般为蛋白质）

2、酸生长学说（Acid-growth theory）

3、核酸和蛋白质合成

总之：IAA一方面与受体结合，活化质膜上的ATP酶-质子泵，促进细胞壁环境酸化，细胞体积扩大；另一方面，IAA促进核酸、蛋白质合成，为原生质和细胞壁生长提供原料，促进细胞生长。

第二节赤霉素（Gibberellins,GA)

一、GA的发现及化学结构

1、发现

1938：薮田贞次郎等从水稻恶苗病的赤霉菌中分离出一种生理活性物质；

1959：确定了GA的化学结构

2、结构

类萜物质，基本结构是赤霉烷，由于分子结构中的双键与羟基的数目、位置不同，形成了各种赤霉素，计有108种。其中生物活性最高的一种叫做赤霉酸(GA3)。

二、GA的分布与运输

1、分布广泛存在，不均匀分布。

2、运输非极性运输

三、GA存在形式与生物合成

1、存在形式①游离态

②结合态（与糖、AA等结合）

结合态的意义：

●调节体内活性水平

●保护形式

●运输形式

2、合成：前提物：甲羟戊酸（甲瓦龙酸）部位：幼芽、幼根、幼果、幼嫩种子

四、赤霉素的生理效应

1、促进茎的伸长生长

2、打破休眠

3、促进抽苔开花

4、影响性别分化促进黄瓜多开雄花

5、诱导单性结实

五、GA的作用机理

1、调节IAA水平

①为游离型促进IAA生物合成

②抑制IAA氧化酶活性

③促进束缚型IAA转化

2、诱导α-淀粉酶（Amylase)合成

试验结果（温湿度适宜条件下）

完整大麦种子有α-淀粉酶活性

去胚种子无α-淀粉酶活性

去胚+GA 有α-淀粉酶活性

去胚+GA+去糊粉层无α-淀粉酶活性

第三节细胞分裂素 Cytokinin，CTK

一、发现

1955：Skoog等，在进行烟草髓部的组织培养时，偶然加入变质的鲱鱼精子的DNA, 结果细胞分裂加快，而用新鲜的DNA则无此效应。分离出活性物质N6-呋喃甲基腺嘌呤，称为激动素。

1963年，从为未成熟的甜玉米种子中分离出植物的内源细胞分裂素—玉米素。随后又分离出多种内源细胞分裂素。

二、CTK化学结构

腺嘌呤衍生物。

人工合成细胞分裂素的结构

三、细胞分裂素的生物合成与运输

1、分布：幼嫩部位，尤其进行细胞分裂部位