1、第六章 植物细胞信号转导及生长物质,生长,植物的生长和发育,发育,信号,生长物质,光,成熟衰老,第一节 细胞信号转导,人：,神经系统,内分泌系统,植物：,信号转导系统,一、胞外信号,物理信号：光、温、水、气,化学信号：激素（第一信使）,1 受体：能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。光受体 激素受体 2 G蛋白：GTP结合蛋白,二、膜上的信号转换系统,质膜,R.,受体,GDP,ATP,cAMP+PPi,GTP,G蛋白,腺苷酸环化酶,1 钙信号系统A.Ca2+: 平时处于稳态，浓度低 刺激后迅速增加。两条途径 可与功能蛋白结合B.CaM(钙调素)：与钙结合的功能蛋白之一 直接与
2、激酶或靶酶结合。 先与Ca2+结合为Ca2+ CaM复合体，再与激酶或靶酶结合。,三、胞内信号（第二信使）,2 肌醇磷脂信号系统（双信号系统）,三、胞内信号（第二信使）,激素,受体,PIP2,P,P,P,P,G蛋白,磷酯酶C,IP3,DAG,蛋白激酶C,蛋白,蛋白,细胞反应,Ca2+通道,Ca2+,液泡,细胞反应,3 蛋白质的可逆磷酸化,三、胞内信号（第二信使）,蛋白质,蛋白激酶（PK）,蛋白磷酸酶（PP）,蛋白质-P,细胞反应,信号转导总图,植物生长物质：是调节植物生长发育的微量化学物质。 植物激素：是指在植物体内合成的、通常从合成部位运往作用部位、对植物的生长发育产生显著调节作用的，微量有
3、机物。 生长素类(IAA)、赤霉素类(GA)、细胞分裂素类(CTK)、脱落酸(ABA)和乙烯(ETH) 植物生长调节剂:一些具有类似于植物激素活性的人工合成的物质。 ,第二节 生长素类（IAA）,一、生长素的发现和种类： 1 达尔文父子，发现胚芽鞘向光弯曲的现象。 证明了尖端是感光的位置。,2 Went发现了尖端产生一种促进生长的物质。 命名为生长素。,3 种类,一、生长素的发现和种类,吲哚乙酸IAA 吲哚丁酸IBA 2，4二氯苯氧乙酸（2,4D） 萘乙酸（NAA）,二、生长素在植物体内的分布和运输,1 分布：主要存在于生长旺盛部位，如尖端的分生组织、形成层、种子 2 存在形式：自由态 束缚态
4、 （有活性，促进生长） （无活性，运输和贮存） 3 运输方式： A.韧皮部运输（长距离） B.极性运输（短距离）,B.极性运输,二、生长素在植物体内的分布和运输,3 运输方式,生长素只能从植物的形态学上端向下端运输，而不能反向的运输，称为生长素的极性运输。,生长素极性运输部位：幼茎、幼根、胚芽鞘的薄壁细胞间,三、生长素的代谢,1 合成代谢： 前体物质：色氨酸 四条途径 合成部位：茎端分生组织、芽鞘尖端、胚和幼叶,图 7-5 由色氨酸生物合成吲哚乙酸的途径,2 分解代谢：,酶氧化降解 （IAA氧化酶）光氧化降解 （蓝光作用最强）,三、生长素的代谢,IAA,1 促进生长A.双重效应B.不同器官对I
5、AA敏感性：根芽茎C.离体器官效应明显，对整株效果不明显。 2 促进不定根的形成核分裂 3 对养分调运的作用单性结实,四、生长素的生理作用,对照,IAA,四、生长素的生理作用,4 引起顶端优势 5 其它效应 促进开花（雌） 保花保果 疏花疏果 向光性、向重力性,五、生长素的作用机理,1生长素促进生长的动力学曲线,2 生长素作用的生理机制,五、生长素的作用机理,快速反应：酸生长理论,长期效应：基因活化学说,第三节 赤霉素类（GA）,一、 发现和种类日本农民就发现水稻疯长，不结穗。当时被称为恶苗病。,赤霉菌引起水稻患恶苗病，分泌的物质称为赤霉素。,赤霉素是种类最多的激素，125种，GA3最为常用。
6、,二、合成与运输,1 合成 生物合成前体：甲羟戊酸（甲瓦龙酸）MVA 植物体内合成部位：顶端幼嫩部分，如根尖和茎尖生长中的种子和果实 2 运输 无极性 通过木质部和韧皮部运输,木质部,韧皮部,三、赤霉素的生理作用,1 促进茎的伸长生长 A.促进整株生长，离体器官作用不大。 B.促进节间的伸长，不是节数的增加 C.无高浓度抑制2 促进抽苔开花,代替低温和长日照条件，如甘蓝、白菜,3 打破休眠,A.促进马铃薯块茎发芽 B.促进需光、需低温种子发芽 C.打破大麦休眠，加速酿酒过程。,三、赤霉素的生理作用,4 促进雄花分化,5 其它效应,养分的调运、促进植物座果和单性结实、延缓叶片衰老、促进细胞的分裂
7、和分化。,四、赤霉素作用机理,促进种子萌发机理,第四节 细胞分裂素,一、发现和种类 1 崔徵发现生长素存在时腺嘌呤类可能具有促进细胞分裂的活性。 2 1955年米勒(C.O.Miller) 鲱鱼精细胞DNA加入组织培养基中，能诱导细胞的分裂，但用新提取的DNA却无促进细胞分裂的活性？ 如将其进行高压灭菌处理，则又可表现出促进细胞分裂的活性。 他们分离出了这种活性物质，并命名为激动素(kinetin,KT)。,3 结构：,玉米中分离出了一种类似于激动素的细胞分裂促进物质，命名为玉米素(zeatin,Z，ZT) 统称为细胞分裂素（CTK），均为腺嘌呤的衍生物。,一、发现和种类,通式,二、细胞分裂素
8、的分布和运输,1 分布：细胞分裂旺盛部位，茎尖、根尖、未成熟的种子等。 2 运输：木质部和韧皮部，同GA,三、细胞分裂素的代谢：,1 合成： A.部位：根尖 B.途径：从头合成：iPP+AMP CTK (异戊烯基焦磷酸)tRNA降解 CTK2 分解：CTK AR（修饰基团）,CTK氧化酶,四、细胞分裂素的生理作用,1 促进细胞分裂与扩大 A.促进质分裂 B.促进叶片扩大 2 促进芽分化 3 延迟叶片衰老 4 促进侧芽发育 5 促进雌花分化 6 促进气孔开放,第五节 脱落酸（ABA）,一、发现与结构：1 从棉铃中发现可促进脱落的物质，命名为脱落素。2 从槭树中发现可促进休眠的物质，命名为休眠素。
9、3 结构一致，开会决定命名为脱落酸。4 结构：倍半萜羧酸右旋（S）左旋（R）,异戊二烯,二、分布与运输,1 分布：成熟、衰老或休眠组织 2 运输：木质部和韧皮部,三、ABA的代谢,1 合成： 前体物质：甲瓦龙酸 胡萝卜素 ABAGA 合成位置：根冠和萎蔫的叶片 2 分解：ABA 红花菜豆酸二氢红花菜豆酸,短日照,长日照,氧化,四、ABA的生理作用,1 促进休眠：ABA/GA 2 促进脱落、衰老：离层形成，不如ETH广泛,3 “胁迫激素” ，促进气孔关闭，产生抗逆蛋白,4 抑制生长：整株植物或离体器官和种子萌发,五、ABA的作用机理,ABA + ABA受体 信号转导（Ca2+-CaM)膜性质改变
10、 基因表达（抑制-淀粉酶合成）K+、Cl-外渗气孔关闭,第六节 乙烯（ETH）,一、发现和结构1 可燃烧气体，CH2CH22 煤气灯漏气，树叶脱落3 比较不同气体对黄化苗的影响，乙烯有作用。4 同船运输的水果可促进成熟，“果实后熟激素”5 气相色谱证明了果实放出乙烯。,二、乙烯的合成与调节,MET,SAM,ACC合成酶,ACC,ACC氧化酶,ETH,促进,IAA 果实成熟 伤害 逆境,AVG,抑制,AOA,抑制,促进,缺氧 Co2+、Ag+等,解偶联剂（DNP）,高温（35）,成熟,腺苷蛋氨酸,ATP,PPi+Pi,1-氨基环丙烷-1-羧酸,氨基氧乙酸,氨基乙氧基乙烯基甘氨酸,三、乙烯的运输,
11、1 短距离：胞间气体扩散，直接产生作用。 2 长距离：合成ACC，沿木质部运输。 3 逆境乙烯：,水涝,ACC合成酶活性上升,ACC积累,缺O2,ACC氧化酶活性下降,运到叶片,产生大量乙烯,根,四、乙烯的生理作用,1 改变生长习性：A.三重反应抑制伸长增粗横向B.偏上生长上部生长下部,2 催熟果实 多聚半乳糖醛酸酶,四、乙烯的生理作用,3 促进脱落和衰老：离层形成,4 促进开花和雌花分化,5 乙烯的其它效应: 打破种子和芽的休眠，诱导次生物质分泌,第七节 植物生长物质在农业生产上的应用,一、植物激素间的相互关系 1 激素间的增效作用与拮抗作用 1)增效作用 一种激素可加强另一种激素的效应，此
12、种现象称为激素的增效作用 IAA与GA 节间伸长 IAA与CTK 细胞分裂 脱落酸与乙烯 器官脱落,2.拮抗作用 拮抗作用，指一种物质的作用被另一种物质所阻抑的现象。 GA 休眠ABA与 IAA 器官生长CTK 衰老、脱落,一、植物激素间的相互关系,IAA与GA 不定根形成 雌雄花分化 IAA与CTK 顶端优势,二、激素间平衡对生理效应的影响,CTK/IAA 高，芽分化低，根分化中间水平，愈伤组织只生长不分化 GA/IAA 高，韧皮部分化，GA/IAA 低，木质部分化。,三、植物生长调节剂在生产上的应用,1.生长促进剂：IBA、NAA、KT、6-BA 2.生长抑制剂： 抑制植物茎顶端分生组织生长的生长调节剂。 抑制顶端优势，促进分枝、结荚。 三碘苯甲酸、青鲜素、水杨酸、整形素等 3.生长延缓剂： 抑制植物近顶端分生组织生长的生长调节剂。 壮苗、矮化、防倒伏 矮壮素、多效唑、比久(B9)等。,三、应用生长调节剂的注意事项,(1)明确生长调节剂的性质 (2)要根据不同对象选择合适的药剂 (3)正确掌握药剂的浓度和剂量 (4)先试验，再推广,
