植物生理学信号转导.ppt
植物生理学第八章生长物质(激素)1
即使将竹子切 段倒臵，根也 会从其形态学 基部长出来， 在基部形成根 的原因是茎中 生长素的极性 运输与重力无 关。
（一）吲哚-3-乙酸的生物合成
生长素在植物体中的合成部位主要是叶原 基、嫩叶和发育中的种子。成熟叶片和根 尖也产生生长素，但数量很微。生长素生 物合成的前体主要是色氨酸。色氨酸转变 为生长素时，其侧链要经过转氨作用、脱 羧作用和两个氧化步骤。 生长素生物合成的途径主要有4条 1.色胺途径（大多数植物） 2.吲哚丙酮酸途径（部分植物） 3.吲哚乙腈途径（一些十字花科、禾本科和芭蕉科） 4.吲哚乙酰胺途径（病原菌如假单孢杆菌和农杆菌）
要重新合成蛋白质，所以其表达被蛋白质合成抑制剂堵塞。
生长素促进生长的作用机 理 细胞壁酸化－基因 表达学说：
要点：生长素与质膜上 的激素受体结合，使H+ 很快分泌到细胞壁中， 细胞壁中对酸不稳定的 键打开，一些酸性水解 酶被活化，使细胞壁软 化，压力势下降，细胞 吸水增大；同时，某一 未知因子释放出来，移 动到细胞核内，导致核 酸和蛋白质的合成，从 而促进细胞的扩大。
1928年温特（Went），燕麦试法。
证明促进生长的影响可从鞘尖传到琼胶， 再传到去顶胚芽鞘，这种影响与某种促 进生长的化学物质有关，从而证明了达
尔文父子的设想。
1934年，Kogl等从玉米油、麦 芽分离和纯化出刺激生长的物 质，经鉴定是吲哚乙酸 （Indoleacetic acid，简称 IAA）。
目前已经发现了120多种，其中活性最强的GA3。 生产上应用的GA是培养赤霉菌，从中提取的。
束缚态IAA作用：1）作为贮藏形式； 2）作为运输形式； 3）解毒作用； 4）调节自由态生长素含量。
2.运输
生长素在植物体内的运输有通过韧皮 部的长距离运输和薄壁细胞之间短距离单 方向运输，这种生长素短距离单方向运输 称为极性运输。具有以下特点①生长素只 能从植物的形态学上端向下端运输，而不 能向相反的方向运输；②生长素的运输速 度较慢(约为1cm·h－1)；③生长素的运输 是需能的生理过程。其它植物激素则没有 极性运输的特点。
东北林业大学植物生理学9-植物细胞信号转导
胞内信号转导
膜上信号转换
胞间信号传递
植物体内的胞间信号可分为两类，即化学信号和物理信号。
一、胞间信号
(一) 化学信号 (chemical signals )
细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生 理反应的化学物质。 植物激素是植物体主要的胞间化学信号。 如当植物根系受到水分亏缺胁迫时，根系细胞 迅速合成脱落酸 (ABA) ，ABA 再通过木质部蒸腾流 输送到地上部分，引起叶片生长受抑和气孔导度的 下降。而且ABA的合成和输出量也随水分胁迫程度 的加剧而显著增加。 这种随着刺激强度的增加，细胞合成量及向作 用位点输出量也随之增加的化学信号物质称之为正 化学信号(positive chemical signal)。 ABA 然而在水分胁迫时，根系合成和输出细胞分裂 素 (CTK) 的量显著减少，这样的随着刺激强度的增 干旱 CTK 加，细胞合成量及向作用位点输出量随之减少的化 学信号物质称为负化学信号(negative chemical signal)。
植物细胞信号转导
第一节 植物体内的信号传导
生长发育是基因在一定时间、 重力 空间上顺序表达的过程，而基因表达 Fig.1 各种 外 除受遗传信息支配外，还受环境的调 光合作用的光 部信号影响植 控。 光周期 光形态建成的光 物的生长发育 植物在整个生长发育过程中， 湿度 温度 受到各种内外因素的影响，这就需要 草食动物 风 植物体正确地辨别各种信息并作出相 应的反应，以确保正常的生长和发育。 乙烯 例如植物的向光性能促使植物 病原体 向光线充足的方向生长，在这个过程 中，首先植物体要能感受到光线，然 寄生虫 后把相关的信息传递到有关的靶细胞， 土壤微生物 土壤质地 并诱发胞内信号转导，调节基因的表 水分状况 有毒物质 矿质营养 达或改变酶的活性 光质→光受体→信号转导组分 →光调节基因→向光性反应 各种外部信号影响植物的生长发育
植物生理学-赤霉素类讲课PPT
赤霉素在啤酒生产上可促进麦芽 糖化。赤霉素诱发a-淀粉酶的形 成这一发现，已被应用到啤酒生 产中。过去啤酒生产都以大麦芽 为原料，借用大麦发芽后产生的 淀粉酶，使淀粉糖化和蛋白质分 解。大麦发芽要消耗大量养分(约 占原料大麦干重的10%)，同时， 又要求较多的人力和设备。现在 只要加上赤霉素使糊粉层中形成 粉酶就可以完成糖化过程，不需 要种子发芽。因此，可节约粮食， 降低成本，并能缩短生产期1~2d， 不影响啤酒品质。
赤霉素类
一、赤霉素的由来
赤霉素是日本人黑泽英一1926年 从水稻恶苗病的研究中发现的，恶 苗病是病菌分泌出来的物质所引起 的，后来把病菌称为赤霉菌 ，物 质便叫赤霉素。
GAs的编号按其发现顺序 而定活性GAs
只有少数几种赤霉素具有 调节植物生长的生理效应
可增强GAs活性的结构： 3-OH、13-OH、12-不饱和 键
小结
GA 的化学结构 GA作用机制 GA 的生理作用 GA 的应用
细胞色素P450单氧化酶，使C-13位没有发生羟基 化的GA（GA4），在C-16，17-双键环发生氧化， 从而失去活性。
五、赤霉素的信号转导途径
六、赤霉素的生理作用与应用
GA最显著的特征能促进植物细胞伸长也能促进细胞分裂， 进而调控植物株高和器官大小。
赤霉素的生理作用：
(1)促进作用 促进种子萌发和茎伸长、两性花的雄花形成、 单性结实、某些植物开花、花粉发育、细胞分裂、叶片扩大、 抽薹、侧枝生长、胚轴弯钩张开、果实生长、某些植物坐果 等。 (2)抑制作用抑制成熟、侧芽体眠、衰老、块茎形成等。
赤霉素有自由型赤霉素和结合性赤霉素（无生理活性）之分。
（多存在于生长旺盛的部分）
参照课本P205页的图片
调节赤霉素生物合成的酶
植物生物学中的激素信号转导
植物生物学中的激素信号转导植物的生长、发育、生殖以及应对外界环境的适应性等过程，都离不开激素的调控。
植物体内的激素种类繁多，如植物生长素、赤霉素、细胞分裂素、激动素、环境素等。
这些激素从生长点、叶、果实等部位产生，主要通过信号转导来调控植物体内各种生理过程。
植物体内的激素信号转导涉及到分子水平的生化反应，也涉及到组织、器官和整个植物的生理响应。
下面就对植物生物学中的激素信号转导进行简要介绍。
一、激素的作用植物激素的作用涉及到组织、器官和整个植物的生理过程。
不同种类的激素对植物的生长发育等过程具有不同的调控作用，例如：1. 植物生长素：促进茎、根、叶等组织的生长、分裂和伸长。
2. 赤霉素：促进细胞分裂和细胞伸长，控制植物体内的生长和发育。
3. 细胞分裂素：促进细胞分裂及其生长和发育。
4. 激动素：促进植物的生长和发育，同时还能提高其对外界环境胁迫的抵抗力。
5. 环境素：参与转化成其他激素，促进植物的生长发育。
二、激素信号传递机制激素的作用是通过信号传递来实现的。
激素的作用信号通过受体蛋白识别并传递到细胞内部，最终导致植物体内的细胞生理过程的改变。
激素信号传递分为以下几个步骤：1. 受体蛋白的激活：激素信号首先要与对应的受体蛋白结合，从而激活受体蛋白，发生构象变化；2. 信号转导链的激活：激活的受体蛋白进一步激活下游的信号转导链，这种信号转导链通常是由多种蛋白质组成的；3. 整合模块的激活：信号转导链将信号整合，再将整合后的信号传递给下一级的蛋白质，继续传递信号。
4. 响应模块的激活：信号传递到响应模块后，有效的和响应最佳的信号通道会被激活。
这些信号通道是执行不同生理和分子过程的神经元。
三、激素信号转导的调节激素信号转导是一个复杂的过程，在其中需要完成多种功能，例如特异性、增强信号、调节响应、延长稳定性等。
这些功能都需要在激素信号转导的不同步骤中进行。
1. 特异性：植物体内有多种激素，它们的功能和作用各不相同。
植物生理学定义和研究内容.ppt
四、植物生理学任务与展望
（一）任务
1.主要任务---探索植物生命活动的基本规律。 2.指导农业生产，为作物栽培以及改良和培育作物新品种提 供理论依据。 如: 为作物高产优质高效提供理论依据和措施；
为改良和培育作物新品种提供理论基础； 为控制植物生长发育、保存植物产品提供有效方法； 研究植物在逆境下生存并获得一定产量的生理机制。
20绿19-10色-24 植物代谢特点---谢自谢你养的观性看 (autotropism)。 10
3.信息传递（message transportation） 和信号转导（signal transduction）
信息传递：指植物将感受到的环境信息从一 个部位传递到另一个部位的过程（物理或化学 信号在细胞或器官间的传输过程）。
2019-10-24
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一、植物生理学定义和研究内容
（一）定义
研究植物生命活动规律、 揭示生命现象本质的科学。
物理、化学、生物学方法 研 究
植物生长、生殖、衰老、死亡等一系列过程
2019-10-24
代谢变化
谢谢你的环观境看 条件相互作用
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重点 研究对象
绿色高等植物
绿色植物 —自养性
它 可 吸 收 简 单 无 机 物 （ CO2 、 H2O和矿质元素等），利用太阳 能，合成自身赖以生存任何物质
如根系缺水------叶片气孔关闭
信号转导：细胞外的各种物理或化学信号，
包括来自环境的外部信号和来自植物体其他部分 的内部信号，通过一系列分子生物学机制转变为 植物生理效应的全过程。
2019-10-24
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二、植物生理学产生与发展
第一阶段 孕育阶段：1627年~1840年，200年左右） 起源---古老植物学 萌芽----1648年 凡·海尔蒙（荷、J.B.van Helmont）---柳枝实验
植物生理学中的激素合成与信号转导
植物生理学中的激素合成与信号转导植物生理学研究植物内部物质的合成、运输和调控等过程，其中激素合成与信号转导是其中一部分关键内容。
植物激素是植物内部分泌的一类活性物质，它们通过合成和传递信号来调节植物生长、发育和响应环境刺激等过程。
本文将重点介绍植物生理学中的激素合成与信号转导的相关知识。
一、植物激素的合成植物激素的合成主要发生在植物的组织和器官中，包括根、茎、叶、花和果实等部位。
植物合成激素的过程通常由多个酶催化的化学反应组成。
1. 赤霉素（Gibberellins，GA）赤霉素是一类重要的植物激素，在植物生长和发育中发挥重要作用。
赤霉素的合成初步发生在植物的叶片和幼嫩部位，随后通过物质运输到其他植物组织中。
2. 生长素（Auxins）生长素是植物生长过程中最重要的激素之一。
它的合成主要发生在植物的顶端和茎尖部位，通过向下运输到根部来调节根系发育和植物整体生长。
3. 壮苗素（Cytokinins）壮苗素是一类促进细胞分裂和植物生长的激素，它的合成主要发生在植物的根系和茎部，通过物质运输到植物的其他组织和器官中发挥作用。
4. 脱落酸（Abscisic acid，ABA）脱落酸是一类重要的植物激素，在植物的逆境应对和发育过程中发挥着重要作用。
脱落酸的合成通常发生在植物的根系和叶片中，通过物质运输到其他植物组织中。
二、植物激素的信号转导植物激素的信号转导过程是指激素识别和传递信号的过程，以及激素信号引发的一系列生理反应。
植物激素信号转导主要包括激素感受体、信号传递分子和效应基因的调控。
1. 激素感受体植物激素的信号转导通常以激素与植物细胞表面的受体结合为起点。
激素感受体通常是膜蛋白，它们能够感知激素的存在，并通过改变自身构象来传递信号。
2. 信号传递分子植物激素的信号在细胞内传递时，通常需要一系列信号传递分子参与。
这些分子可能是细胞质中的蛋白激酶、蛋白磷酸酶等，它们通过磷酸化、磷酸酯水解等反应，在细胞内传递激素信号。
植物生理学课件(王小菁-第8版)-第十一章-植物的生殖生理(2024版)
第二节 成花诱导
一、春化作用 二、光周期现象 三、成花诱导的信号转导网络 四、农业上对开花的调控措施
成花诱导需要内因与外因共同作用才能完成。除了植物内部发育因 素，主要受到外界环境条件的严格控制。其中，春化和光周期最为重 要，它们作为信号触发植物细胞内的某些成花诱导所必需的生理变化。
一、春化作用（vernalization）
✓低温首先是在转录水平上进行调节，产生一些特异的mRNA，并在低温下翻译出相应的蛋白质， 导致代谢方式或生理状态发生重大变化。
✓冬小麦VRN1、VRN2和VRN3在春化作用中起主要作用的基因
✓如何感知、接受低温信号进而启动春化反应还不清楚
✓拟南芥晚花型突变体之所以迟开花，是由于它的基因被DNA甲基化抑制而不能表达，由此提出春 化基因去甲基化假说
2、氧气、水分和糖分
3、光照 充足的阳光可缩短幼年期，有利贮备充足的营养。
（三）春化作用的时期、部位和刺激传导
1、时期
✓ 一般在种子萌发和苗期进行：如 小麦、黑麦等
✓ 有些植物只能在苗期进行：如胡 萝卜、月见草等
2、感受部位： 茎尖端的生长点
3. 春化效应的传递—刺激传导 德国植物生理学家梅尔切斯（G.Melchers）和兰（ng）：
1、概念：低温诱导植物开花的过程。 2、发现
✓1918年，加斯纳（Gassner）用不同温度(1～24℃)处理冬黑麦。结 果:1～2℃处理的能开花。
✓1928年，李森科（Lysenko）将吸水萌动的冬小麦经低温处理后春播， 当年可以开花结实。将这种处理方法称为春化作用。
3、需要春化的植物
✓ 大多数二年生植物：芹菜、胡萝卜、白菜、天仙子等 ✓ 一些一年生植物：冬小麦、冬黑麦等 ✓ 有些多年生植物：牧草
《植物生理学之激素》课件
脱落酸类
脱落酸、ABA等， 促进叶和果实的衰 老与脱落。
生长素类
吲哚乙酸、吲哚丁 酸等，促进细胞伸 长和分裂。
细胞分裂素类
玉米素、激动素等 ，促进细胞分裂。
乙烯类
乙烯、ACC等，促 进果实成熟和器官 脱落。
植物激素的作用机理
信号转导
植物激素作为信号分子，与靶细胞受体结合后， 通过信号转导途径调节基因表达和蛋白质合成。
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其他植物激素
乙烯
乙烯
乙烯是一种气体激素，在植 物的许多生理过程中发挥重 要作用，如促进果实成熟、 花朵脱落等。
作用机制
乙烯通过与植物细胞表面的 乙烯受体结合，引发一系列 的信号转导过程，最终调节 植物的生长和发育。
影响因素
光照、温度、植物生长调节 剂等均可影响乙烯的合成与 作用。
研究意义
深入了解乙烯的合成、作用 机制及其在植物生长和发育 中的作用，有助于为农业生 产提供新的思路和方法。
感谢观看
THANKSຫໍສະໝຸດ 茉莉酸茉莉酸茉莉酸是一种生长调节物质， 具有促进植物生长和发育的作
用。
作用机制
茉莉酸通过与植物细胞表面的 受体结合，调节基因的表达， 进而影响植物的生长和发育。
影响因素
茉莉酸的合成受到植物体内其 他激素的调节，同时也受到环 境因素的影响。
研究意义
研究茉莉酸的作用机制和影响 因素，有助于为植物生长调节 剂的开发和应用提供理论支持
细胞分裂素能够调节植物生长，促进茎、叶和根的生 长。
提高植物抗逆性
细胞分裂素能够提高植物的抗逆性，如抗旱、抗寒和 抗病等。
细胞分裂素的代谢与运
代谢
细胞分裂素在植物体内经过一系列的代谢反应，最终被分解和排泄。