植物生理进展研究

• 2.植物激素（生长调节剂）在生产上已有广 泛的应用，有关控制植物激素的转基因已 显示出其一定的前景，但切忌不合理使用 和不科学的宜染。
• 3.以激素信号转导为核心的激素作用机制及 其对生长发育的调控是当前研究的指点。 • IAA、GA、Eth和BR相对清楚。 • 通过内源植物激素控制植物发育、达到优 质、高产、高抗将成为维护生态和诣的重 要手段。
N
色胺
吲哚-3- 丙酮酸 吲哚 丙酮酸(IPA)
*IPA
N
O2 胺氧化酶 -NH2
N
吲哚-3-乙 氨(IAM)
N
脱羧酶
CO2 O IAld 还原酶
OH Tol 氧化酶
吲哚-3-乙氰(IAN)
*氰酶 *IAM 水解酶
N
吲哚-3吲哚 乙醛(IAld)
+H2O -2H IAld 脱氢酶 COOH
N
N
吲哚-3-乙醇 (TOL)
乙烯受体膜上定位在膜上， 乙烯受体膜上定位在膜上，含有铜元素
乙烯与膜上受体结合，锁住受体功能，引起基因表达改变， 乙烯与膜上受体结合，锁住受体功能，引起基因表达改变， 受体功能 导致代谢和形态变化。 导致代谢和形态变化。
• 6. 油菜素内酯（ BR， Brassinolide；油 菜素甾醇，Brassinosteroid）
三、其他植物激素
• １、 赤霉素 （Gibberellin, GA)
• １、 赤霉素（Gibberellin, GA) 赤霉素（ • 至少127 成员。 成员。 至少
11 12 20 CH3 2 3 18 CH3 1 5 19 H H CH3 10 9 8 4 6 7 CH3 14 15 HO
18CH3
拉近了植物激素和动 物激素的距离
• BR在膜上的受 体
BR信号转导途径
四、重点提示
• 1、植物激素各自具有独特的生理功能和引起植物 反应的形态指标，这是由各自的受体所决定的。 但激素功能的表现又是错综复杂的，激素在体内 的平衡是调节植物发育进程的重要方式。
IAA、GA、CTK过量表 达转基因植物。
CH3 H H-N-CH2-C=C CH2OH N N H N N H
玉米素
• 延缓植物衰老（抑制衰老基因表达）
转基因植物应用
烟草过表达 CTK合成基 因 ，导致 CTK过量植 株畸形
•
引自1999 The Plant Cell
细胞分裂素合成基因与衰老相关基因起动子融合 转基因植物，自动调节CTK含量，延缓叶片衰老 含量， 转基因植物，自动调节 含量
• 二、生长素（Auxin, IAA) 生长素（
• １、生长素生物合成 • （１）色氨酸途径是植物生长素合成的主 要途径
-CH2COOH N
色氨酸(Trp) 色氨酸 COOH NH2 *Trp 单氧化酶 O2 NOH -NH2 *Trp 脱羧酶
N
*Trp 转氨酶 COOH O
CO2
NH2
N
吲哚-3-乙羟氨 O NH2
植物生理学研究进展
-----植物的激素调节 植物的激素调节
浙江大学生命科学学院 蒋德安 课本:人教社第3章45-57
• • • •
一、教材简评 二、生长素 三、其他植物激素 四、重点提示
• 一、教材简评 • 第1节，生长素的发现 • 从植物的向光性观察，到一步步求证， 描述了生长素发现的科学思维和研究方法。 • 提出的植物激素定义简明、清晰： • 植物体内产生，能从产生部位运送到作用 植物体内产生， 部位， 部位，对植物生长发育有显著影响的微量 有机物。 有机物。 • 技能训练讨论题能引发思考？有问题吗？
• 第2节 生长素的生理作用： • 正确的引入器官效应和浓度效应，介绍了 生长素类似物(生长素类植物生长调节剂)在 生产上的部分应用成果。 • 在探究中，要求运用浓度实验，加深学生 对生长素两面性的认识。
第3节 其他植物激素： 论述的各自最主要的生理功能基本准确。 问题： 1、果实成熟不是赤霉素主要功能。 2、抑制细胞分裂不是脱落酸主要生理功能。 3、“油菜素” 应为“油菜素内酯”或“油 菜素甾醇”。 • 4、物生长调节剂概念不完整：人工合成的、 与植物激素功能相似的对植物生长发育有调 与植物激素功能相似的 节作用的化学物质。 • • • • • •
11
H
H 13 16 CH3 17 2
12
1来自百度文库
19CO
O
10 9
H 8
14 15
OH
13 16
CH2
17
3
4
5 H H
6
7 COOH
赤霉烷
赤霉酸（GA3）
physiological draft
主要生理作用： 主要生理作用： 植株长高 种子萌发 形成无籽果实
CK
100pg
1ng
植株长高
α –淀粉酶
糊粉层
N 吲哚乙酸(Indole acetic acid ,IAA) 吲哚乙酸
• （２）玉米橙果皮籽粒证实存在色氨酸以 外的生长素合成途径。
红果皮籽粒缺乏色氨酸，加入色氨酸不会到IAA中, 但有比正常籽粒高50倍的结合态IAA。
• ２.生长素的极性运输 生长素的极性运输 • 细胞形态学下端IAA外流载体（PIN1）参与 IAA的极性运输。
异戊二烯焦磷酸
异戊二烯焦磷酸直接合成和紫黄质氧化形成ABA
主要生理功能： 主要生理功能： 促进休眠、脱落。 促进气孔关闭----抗蒸腾剂。
Sorghum 对照
ABA
K+入 通道
Ca2+ ADP+Pi
ABA
Ca2+渗入通道
H+
ATP Ca2+
Ca2+
S-型阴离子通道 型阴离子通道
AVacuole
R-型阴离子通道 型
• ４、生长素通过基因表达和激活质膜ATP 生长素通过基因表达和激活质膜 酶实现对伸长（生长） 酶实现对伸长（生长）的调控
对照 IAA
生长素对胚芽鞘切段的促进作用
（１）生长 素通过去除 生长素响应 基因上的 AUX/IAA激 活生长素响 应启动子， 调节基因表 达。
生长素通过质膜ATP酶的基因表达和激活促进细胞伸长
GA
胚乳 淀粉 S 麦芽糖，G
O2
小 盾 片
啤酒工业应用
种子萌发时GA诱导糊粉层α –淀 粉酶合成和胚乳中淀粉水解为S 示意图
• 无籽葡萄生产应用
通过SLR1 中间信号转导组分结合使DELLA蛋白 分解，促进基因表达。
• ２、细胞分裂素（Cytokinin, CTK） 主要生理功能： 主要生理功能： 促进细胞分裂： 促进细胞分裂：
• 4、留一点空间让学生思考，不求答案十全 十美……
谢谢！
转基因植物叶绿素含量 提高
转基因植物老叶CTK含量 大大提高
Accumulation of kn1 RNA in leaves induced to senescence in SAG:kn1 plants
转基因植物延 缓衰老
3.脱落酸（ Abscisic acid ，ABA） 脱落酸（ 脱落酸 ）
K+ pH K+出 通道
ABA诱导气孔关闭机理示图
5. 乙烯（Ethylene Eth） 乙烯（ ）
• 主要生理功能：催熟： 主要生理功能：催熟：
• 500-1000 mgL-1乙烯利催熟
• 转反义ACC氧化酶基因延长果实贮藏期 （采摘后3周，左转基因果实，右对照）
三重反应
拟南芥（Arabidopsis thiliana）乙烯不敏 感 etr1 和过敏感 ctr1突变体。
抑制剂干扰PIN1分布影响IAA极性运输。
• 植物向光性、向重力性、极性、顶端优势 等均与IAA外流载体有关。
• ３、生长素的生 理作用： 理作用： • 两面性(见课本 50页)。 • 转基因表明过度 表达ＩＡＡ抑制 植物生长。 • 杀草原因是干扰 体内激素平衡。
正常 植株
ＩＡＡ过 表达植株