生长素调节拟南芥花药开裂、花粉成熟和花丝伸长
茉莉素调控植物生长发育的研究成果综述
茉莉素调控植物生长发育的研究成果综述茉莉素对植物幼苗的生长起明显的抑制作用,具体体现为茉莉素抑制植物幼苗叶片的生长以及主根的伸长,下面是搜集整理的一篇相关,供大家阅读参考。
茉莉素这一类植物激素主要包括茉莉酸、茉莉酸甲酯、茉莉酸异亮氨酸、12-氧-植物二烯酸等环戊酮的衍生物。
早在1962年,茉莉酸甲酯作为一种香料从素馨花中分离出来。
至今,经过70多年的研究,人们逐渐认识了茉莉素的生物学功能、合成途径及其信号传导途径。
茉莉素具有多种生物学功能,主要包括:调控植物生长发育(如生殖器官的发育、幼苗的生长等)(Browse2009;Staswick等1992);参与花色素苷的合成等植物次生代谢(Shan等2009);介导植物对昆虫和病原菌等生物胁迫和干旱、低温、紫外线等非生物胁迫的抗性反应(McConn等1997;Minato等2014;Seo等2011;Ding等2002;Fedina等2009)等等。
本文将重点概述茉莉素在调控植物生长发育方面的研究进展。
1茉莉素的生物合成途径植物体内的茉莉素是由游离的亚麻酸经过脂肪氧合酶途径合成的(Vick和Zimmerman1983)。
合成茉莉素的第一步是α-亚麻酸的释放。
植物体内的脂肪酸去饱和酶(fattyaciddesaturase,FAD)催化叶绿体膜上的磷脂和甘油酯中的二烯不饱和脂肪酸(18:2),生成三烯不饱和脂肪酸(18:3),该产物又可被磷酸酯酶水解,最终释放出游离的α-亚麻酸(18:3)(Hyun等2008);第二步是在质体中游离的α-亚麻酸被13-脂氧化酶氧化成13-氢过氧化亚麻酸,然后在丙二烯氧化合酶以及丙二烯氧化环化酶的作用下形成12-氧代植物二烯酸[(9S13S)-12-oxo-phytodienoicacid,OPDA](Stenzel等2003);第三步是在过氧化物酶体中经过还原、连接辅酶A以及三步β-氧化形成茉莉酸;第四步是在细胞质中,茉莉酸被茉莉酸氨基酸合成酶催化生成茉莉酸氨基酸等衍生物,其中右旋-7-茉莉酸-L-异亮氨酸[(+)-7-iso-jasmonoyl-L-isoleucine,(+)-7-JA-Ile]被认为是植物体内茉莉酸的活性形式(Yana等2009;Sheard2010),茉莉酸异亮氨酸又可以被茉莉酸异亮氨酸-12-羟基化酶催化生成活性较低的12-羟基-茉莉酸异亮氨酸(Kitaoka等2011;Heitz等2012);另外,茉莉酸还可以作为茉莉酸甲酯转移酶的底物被催化生成茉莉酸甲酯。
模式植物拟南芥的去雄和授粉实验
模式植物拟南芥的去雄和授粉实验
授粉是高等植物有性生殖的关键环节,这一过程包括花粉在柱头细胞上黏附、花粉的水合、花粉管的萌发及伸长等,其中涉及很多复杂而有序的调控机制,近年来人们在这一方面的分子机制研究中已取得诸多进展。
本研究鉴定到拟南芥UPS基因的两个不同位点的T-DNA插入突变体,这两个突变体的杂合体自交后代中杂合体植株数与野生型植株数的比例接近1∶1,没有纯合突变体。
分析杂合体植株与野生型植株互交后代基因型发现,该基因的突变导致雄配子体传递率显著下降。
但是亚历山大染色、DAPI染色和体外萌发实验表明杂合体植株的花粉在形态、活性等方面与野生型植株的花粉相比没有明显差异。
但是柱头表面突变的花粉粒容易被表面活性剂NP-40冲洗掉,突变体的花粉粒不能在柱头上萌发并生长出花粉管。
ups突变体的成熟花药中含有两种结构不同的花粉粒,一种与野生型类似,均匀分布大量电子透明的小液泡,约占花粉的62%。
另一种花粉富含许多大液泡,细胞质的电子密度也明显增大,这类花粉粒的线粒体内膜也变地较为模糊。
表明ups突变导致花粉的液泡和线粒体发育出现异常,可能是突变体花粉粒不能在柱头上萌发的原因。
GUS活性分析及原位杂交结果显示UPS在花粉发育过程中表达,11时期花药(花药开裂前,药室退化为两室)中
的花粉UPS表达量最高,但到花粉成熟散出时,却检测不到UPS的表达。
本研究通过研究UPS在花粉与柱头互作中的作用,进一步补充花粉与柱头相互作用中基因的调控网络,使人们进一步了解雄配子体基因在花粉与柱头互作中的作用。
拟南芥成花途径
拟南芥成花途径摘要成花转变是一个复杂的过程,不仅是形态上的变化,而且包括在花芽分化前发生的一系列复杂的生理生化变化,通过感受外部环境因子〔包括光周期、温度和GA等〕变化,经内源因子〔包括营养状况和年龄发育阶段等〕作用,最终促进茎尖分生组织分化形成花或花序,保证生殖最优化。
成花过程是一个复杂的调控网络,拟南芥中至少有7条成花调控途径,其中包括了一些编码不同类型蛋白的“成花整合因子”,它们通过整合各个途径的信号调控成花时间,例如能够快速促进花发育的FLOWERING LOCUS T (FT)和SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1 (SOC1)。
关键词:光周期途径;春化途径;自主途径;年龄途径;赤霉素途径;常温途径;糖类途径目前拟南芥中至少有7条主要的信号途径参与调控,即响应日照长度和感应光质调控开花的光周期途径〔photoperiod pathway〕,低温促进成花的春化途径〔vernalization pathway〕,赤霉素调控植物成花的赤霉素途径〔GA pathway〕,与赤霉素和光周期不相关而依赖自身发育状况的自主途径〔autonomous pathway〕,响应温度的常温途径〔ambient temperature pathway〕,通过增加植物的年龄调控成花的年龄途径〔age pathway〕以及通过植物体内碳水化合物代谢状态调控成花的糖类途径〔Trehalose-6-Phosphate pathway〕。
图1-1. 拟南芥开花途径概览〔Fabio et al.,2013;Khan et al.,2013〕Figure 1-1. Overview of flowering pathways in Arabidopsis〔Fabio et al.,2013;Khan et al.,2013〕光周期途径和昼夜节律钟〔photoperiod pathway and the circadian clock〕拟南芥是长日照植物,在长日条件下能够促进成花,在短日条件下则抑制成花。
拟南芥花发育与激素作用机制研究
拟南芥花发育与激素作用机制研究作为拟南芥的重要器官,花对植物生长发育起着至关重要的作用。
而激素在花的生长发育中也扮演着极其重要的角色。
激素是植物生长发育的调节剂,它们广泛存在于植物体内,并参与到各个生长发育阶段中。
本文将围绕拟南芥花的发育与激素作用机制进行探讨。
拟南芥花的发育过程拟南芥花发育分为四个连续的阶段:萼和花瓣扩张期、雌蕊和雄蕊形成期、花被裂片分化期和花粉形成和散布期。
其中,第一个阶段是花的形态发生变化最快的阶段,也是夜间香气最浓郁的时期。
萎缩和雄蕊花瓣化等突变现象常常会在花的发育过程中发生,这些现象可能也与激素作用有关。
拟南芥花发育和激素作用机制激素在植物体内的数量和类型不同,其作用也会不同。
目前,已经有多种激素在拟南芥花的生长发育中有着重要的作用,其中最为重要的是赤霉素和乙烯。
赤霉素是植物生长发育过程中最早被发现的激素之一,在拟南芥花的生长发育中也占据着非常重要的地位。
通过一系列的研究发现,赤霉素可以调控花萼、花瓣和子房的生长发育,促进花的扩张。
此外,赤霉素还可以影响花粉形成和雄蕊发育,从而对拟南芥花的性征产生影响。
乙烯在植物生长发育中也扮演着重要角色。
在拟南芥花的发育过程中,乙烯可以影响花瓣形成和开放,促进花的颜色和香气的产生。
同时,乙烯还可以影响叶片和花萼的变色变形,从而对整个花的形态和颜色产生影响。
此外,赤霉素和乙烯还可以通过其他生长激素相互作用,从而对拟南芥花的生长发育产生更加细致的调控。
例如,赤霉素和吲哚-3-乙酸可以相互作用,调控酒瓶颈形态的发生。
结论通过对拟南芥花的发育和激素作用机制的探讨,可以发现,激素在花的生长发育中起到了不可替代的作用。
赤霉素和乙烯是拟南芥花生长发育中最重要的激素之一,它们可以相互作用,对花的形态、颜色、香气产生影响。
未来,如何更好地调控激素在花的生长发育中的作用,将成为植物生长发育领域研究的热点之一。
拟南芥花药和花粉发育的基因调控
Ge n e Re g ul a t i o n o f Ar a b i d o ps i s t ha l i a n a Ant h e r a n d Po l l e n De v e l o pm e n t Pr o c e s s
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S c i e n c e s , T a i g u 0 3 0 8 1 5 , C h i n a ; 3 . S h a n x i A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s , T a i y u a n 0 3 0 0 0 6 , C h i n a )
花药发育早期细胞分化功能冗余在er家族ererl1erl2和mpk3mpk6基因中也有所表现25rpk2属于受体蛋白激酶家族它的突变体表现为减数分裂正常发生但次生周缘细胞不能分化形成中层使得绒毡层变得肥厚而药室内壁缺乏加厚没有导致开裂发生的裂口裂解促使药囊散开表明rpk2在绒毡层发育的代谢中占主导作用26
山西农业科学 2 0 1 3 , 4 1 ( 5 ) : 5 0 6 — 5 1 0
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生长素的主要功能
生长素的主要功能
生长素是植物激素中的一种重要类别,它在植物生长发育中起着至关重要的作用。
生长素的主要功能包括但不限于以下几个方面:
促进细胞分裂与伸长
生长素可以促进植物细胞的分裂与伸长,这对于植物的生长发育至关重要。
生长素通过调控细胞壁松弛蛋白的表达,影响细胞伸长过程,同时促进细胞分裂,从而促进植物的茎、叶和根的生长。
促进根系发育
生长素还可以促进植物根系的发育。
在幼苗阶段,生长素的存在可以促进根系的生长,增加根系的长度和密度,提高植物对水分和养分的吸收能力。
这有助于植物在贫瘠土壤中生长,并增强植物的生存能力。
调节开花生长
生长素对植物的开花生长也起着一定的调节作用。
适量的生长素可以促进植物的开花过程,提高花粉的活力和花药的分泌,促进花朵的形成和开放。
生长素还可以影响植物的生殖器官发育,从而影响植物的繁殖能力。
促进果实生长
在果实的生长发育过程中,生长素也扮演着重要的角色。
生长素可以促进果实的膨大生长,增加果实的大小和重量,提高果实的品质。
同时,生长素还可以影响果实的芽酸合成和果实的成熟过程,调节果实的味道、颜色和香气。
抵抗逆境胁迫
除了促进生长发育,生长素还可以帮助植物抵抗逆境胁迫。
在干旱、盐碱和病虫害等不利环境条件下,适量的生长素可以增强植物的抗逆能力,提高植物的存活率和产量。
总的来说,生长素在植物的生长发育过程中扮演着不可或缺的角色,它促进了植物的生长、开花、结果等关键生理过程,帮助植物适应不同环境条件下的生存挑战。
随着对生长素作用机制的研究不断深入,人们对其功能的理解也将更加深入广泛。
2024年高三生物植物的激素调节知识点总结
2024年高三生物植物的激素调节知识点总结一、激素的概念和分类1. 激素的定义:植物激素是一种由植物体内特定的细胞合成和分泌的低浓度活性物质,能够通过体液传导,触发并调节植物生长和发育过程的物质。
2. 激素的分类:(1)植物生长素(IAA):促进植物细胞伸长和分裂,调节植物体形态的发育。
(2)细胞分裂素(cytokinin):促进细胞分裂和分化,控制植物体生长。
(3)赤霉素(GA):促进种子萌发、茎伸长、开花和果实生长。
(4)脱落酸(ABA):抑制种子萌发和幼苗生长,调节保护植物免受干旱等胁迫。
(5)吲哚-3-醋酸(IAA):促进根系的侧根和冠根的生长,调节植物耐盐性和抗病性。
(6)黄酮素(flavonoid):参与调节植物对环境的适应。
二、激素的生物合成和运输1. 生物合成:植物激素的生物合成通常发生在细胞质和内质网中,涉及一系列的酶催化和代谢途径。
不同的激素有不同的生物合成途径和关键酶。
2. 运输:激素在植物体内的运输主要通过细胞间空隙、韧皮部的细胞壁和筛管等途径进行。
运输的方式有被动扩散、主动运输和质子泵等。
三、激素的作用机制1. 受体的结合:激素通过特异性受体与细胞膜或胞浆中的受体结合,形成激素受体复合物,并触发下游信号传导。
2. 信号转导:激素受体复合物能够通过蛋白磷酸化、酶活化等方式,将激素信号转导到细胞内的下游分子,从而调控基因表达和细胞活动。
3. 基因表达调节:激素通过影响基因的转录、翻译、甲基化等过程,调节细胞内特定基因的表达水平。
例如赤霉素能够促进DELLA基因的降解,进而促进转录因子的活化。
4. 细胞活动调节:激素还可以调节细胞内的离子平衡、膜通透性和蛋白质合成等生理活动,影响细胞的功能和结构。
四、激素在植物生长和发育中的作用1. 促进细胞分裂和伸长:激素通过调节细胞的分裂和伸长过程,促进植物器官的生长和发育。
例如细胞分裂素能够促进种子发芽和根冠生长。
2. 调控开花和果实生长:激素参与调控植物的生殖生长过程。
拟南芥花粉活力的测定及其在花粉发育研究中的应用
植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2008, 25 (3): 268−275, www.chinbullbotany.com收稿日期: 2007-03-22; 接受日期: 2007-05-10基金项目: 国家自然科学基金(No.30570993)和河北省科技攻关计划项目(No.2005111)* 通讯作者。
E-mail: pyycell@163.com.综述.拟南芥花粉活力的测定及其在花粉发育研究中的应用孙春丽, 潘延云*河北农业大学生命科学学院, 保定071000摘要 花粉发育是植物生活周期中一个重要且复杂的过程, 需要多种基因的参与。
花粉发育是否完善可以根据花粉形态特征, 并通过检测花粉的生活力、萌发力、可育性和受精能力等生理特征来判断。
以拟南芥候选基因突变体为材料, 通过对花粉的这些生理特征的检测, 可以初步推测候选基因参与花粉发育的功能和作用机制。
本文介绍了用于花粉活力测定的几种技术的原理和方法, 以及应用这些方法进行花粉发育研究的进展。
关键词 拟南芥, 花粉, 研究方法孙春丽, 潘延云 (2008). 拟南芥花粉活力的测定及其在花粉发育研究中的应用. 植物学通报 25, 268−275.花粉作为植物的雄配子体, 在有性生殖中发挥着重要作用。
花粉发育及花粉管的萌发和生长是植物有性生殖过程中的重要事件, 也是研究植物细胞极性生长、分化以及信号转导的重要体系(Spielman et al., 1997;Twell, 2002)。
拟南芥基因组测序工作完成后, 人们推测花粉表达的基因有数万个, 花粉组织特异的基因也有数千个, 占基因总数的10%(Becker et al., 2003; Honysand Twell, 2003)。
花粉发育相关基因的功能研究迅速展开(Caryl et al., 2003)。
目前, 通过T-DNA转座插入序列和EMS诱变得到的突变体库已超过90万种, 为研究提供了大量的材料(Relser and Fischer, 1993;Johnson and McCormick, 2001), 使我们可以运用反向遗传学的方法研究基因的功能。
植物花药开裂机制研究进展
植物花药开裂机制研究进展丁泽琴; 王志敏; 牛义; 汤青林; 田时炳; 王永清; 杨洋; 宋明【期刊名称】《《中国蔬菜》》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】7页(P12-18)【关键词】花药; 组织结构; 激素; 转录因子; 开裂; 综述【作者】丁泽琴; 王志敏; 牛义; 汤青林; 田时炳; 王永清; 杨洋; 宋明【作者单位】西南大学园艺园林学院南方山地园艺学教育部重点实验室重庆市蔬菜学重点实验室重庆400715; 重庆市农业科学院蔬菜花卉研究所重庆400055【正文语种】中文【中图分类】S-0花是植物的主要生殖器官。
在植物生殖发育阶段,雄性生殖发育由于涉及复杂且精细的细胞发育分子机制而成为植物发育生物学重点研究的对象。
花药作为雄蕊最重要的组成部分,含有与花粉粒形成及释放有关的生殖和营养组织。
花药适时开裂,花粉才能在成熟后适时释放进行授粉,从而保证传粉与受精过程的顺利进行,所以花药开裂是花药发育后期的一个重要特征。
当作物花药开裂不完善或完全不开裂时,就会影响传粉作用的完成而导致作物减产。
因此对花药开裂机理的研究不仅有利于揭示植物的雄性生殖发育过程,而且有利于通过人工控制花药开裂,从而在生产上节约育种成本,提高育种质量。
花药开裂涉及花药壁各层细胞的变化以及细胞内的许多生理生化反应,研究者已在拟南芥(Sanders et al.,1999)、百合(Varnier et al.,2005)、水稻(Zhu et al.,2004)、玉米(Vernoud et al.,2009)和茄科(Bonner & Dickinson,1989;Beals & Goldberg,1997)的一些植物上开展了花药开裂的相关研究。
除了解剖学观察外,近年来在分子生物学研究中又发现了受体蛋白激酶(Mizuno et al.,2007)和多聚半乳糖醛酸酶(Gorguet et al.,2009)等几个与调节花药开裂相关的功能基因。
植物激素与生长发育的调控机制
植物激素与生长发育的调控机制植物激素是植物内源性物质,对植物的生长、发育、代谢和应对环境胁迫等方面都起着重要作用。
植物激素的种类较多,目前已经发现的有拟南芥素(auxin)、赤霉素(gibberellin)、细胞分裂素(cytokinin)、脱落酸(abscisic acid)和乙烯(ethylene)等。
这些激素在植物体内互相协调作用,参与了植物的多个生理过程,如营养吸收、生长分化、花器官发育、果实成熟等。
在植物生长发育中,植物激素对其生长发育过程的调控是不可缺少的。
首先,拟南芥素作为植物体内最重要的激素,具有明显的促进细胞分裂和生长的作用。
从植物的生长角度来看,拟南芥素对植物生长的速率以及生长方向的控制有着重要的作用。
拟南芥素主要通过调控细胞伸长和几何形态来影响植物的生长和发育,是植物生长调控的关键。
其次,赤霉素是增加植物高度和促进株型特征发育的激素,通常在植物生长的初期和花器官的发育过程中表现出特效。
赤霉素能促进植物细胞分裂和丝维生长,极大地推动了植物体的生长与发育。
细胞分裂素能促进植物组织的细胞分裂,有效地促使新的芽,叶和果实的发育。
脱落酸在水分平衡,干旱胁迫,寒冷逆境等方面表现出抑制的作用。
脱落酸代表了植物一种逆向性激素,对于乔木及其他经济性植物的叶片脱落有着极其重要的作用。
而乙烯是促进花后果实成熟、老化和叶片凋落的激素。
另外,在植物的花器官形态发育过程中,也有许多激素起着重要作用,如单子叶植物对 MA3 的依赖、双子叶植物对花叶互作的依赖等。
植物激素不仅具有单一的生长调控功能,它们之间的作用还是相互协调的。
拟南芥素和赤霉素是植物体内最主要的激素,并且都能够促进细胞的分裂和伸长,在植物的发育过程中它们的相互作用有时会发挥出更加特殊的作用,例如拟南芥素和赤霉素在植物形态的变化和茎膨大上有着协同作用。
在植物的生长发育中,每种激素都有其特定的作用,但它们却不是互相独立地发挥作用。
植物对它们的使用方式和调控机理在进化过程中通过很多途径得到了发现。
植物内源性激素参与花粉管伸长的信号转导途径
植物内源性激素参与花粉管伸长的信号转导途径植物内源性激素是植物体内产生并调控各种生长和发育的激素,包括生长素、赤霉素、脱落酸、细胞分裂素等。
其中,在花粉管伸长过程中,生长素、赤霉素和脱落酸等激素参与了信号转导途径,促进花粉管的伸长。
生长素是植物体内影响生长的一种重要激素。
在花粉管伸长过程中,生长素的作用主要通过涉及Ca2+离子信号转导和影响细胞质骨架的调控来实现。
研究表明,花粉管中的生长素水平随着伸长速度的增加而升高。
生长素与其受体结合后,引发信号转导通路,使花粉管内部Ca2+离子浓度增加,促进细胞质基质的吞噬和分解,从而可以调控细胞的生长和方向性伸长。
此外,生长素还通过对微管系统的调节,主要通过微管的重新组合和稳定来实现其作用。
赤霉素也是一种常见的植物生长激素,与其受体结合后能够引发一系列生长和分化的反应。
在花粉管伸长中,赤霉素通过其受体的作用来影响花粉管的方向性生长。
研究表明,一些与赤霉素代谢和信号传递有关的基因在花粉管伸长中发挥了重要作用。
赤霉素参与的主要反应包括细胞的形成、细胞的分化、细胞壁的合成和细胞的伸长等。
在花粉管伸长中,赤霉素通过影响细胞壁的生长和伸长来调控花粉管的方向性增长。
脱落酸是一种具有多种生物学作用的植物内源性激素。
在花粉管伸长过程中,脱落酸主要通过影响细胞的分裂和细胞间的小分子信号传递来调节花粉管的生长。
脱落酸的信号转导途径主要包括通过脱落酸受体激活的信号通路和通过离子运输和细胞膜转运蛋白介导的信号传递。
研究表明,脱落酸对花粉管的伸长具有显著的促进作用,能够调节Ca2+浓度,促进细胞膜分离和细胞质向前运动。
总之,植物内源性激素参与了花粉管伸长的信号转导途径,能够调控花粉管的方向性生长和长度增长。
生长素、赤霉素和脱落酸等激素在花粉管伸长中起着至关重要的调节作用,对塑造花粉管的形态、方向和长度的发育过程有重要影响。
研究植物内源性激素在花粉管伸长中的信号转导途径及其作用机制,不仅能够深入了解植物生长的生理和分子机制,还具有重要的理论和实践意义。
植物的激素调控和生长发育
植物的激素调控和生长发育植物体内存在多种类型的激素,这些激素能够调控植物的生长发育。
植物激素的种类包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸等。
这些激素在植物体内通过相互作用产生协同效应,从而调节植物的生长和发育过程。
一、生长素的调控作用生长素是植物最重要的激素之一,能够调控植物的细胞伸展和细胞分裂。
生长素通过与细胞壁中的纤维素结合,增加细胞壁的可伸性,从而促进细胞的伸展。
此外,生长素还能促进细胞分裂,使植物组织持续增加。
二、赤霉素的调控作用赤霉素是一种重要的促进植物生长的激素,它能够促进细胞的伸长和分裂。
赤霉素可以刺激细胞间蛋白质分解,从而增加细胞壁的松弛度,促进细胞伸长。
同时,赤霉素还能够促进细胞分裂,使植物体积增加。
三、细胞分裂素的调控作用细胞分裂素是一种能够促进细胞分裂的激素。
它通过与细胞壁中的纤维素结合,使细胞壁松弛,促进细胞的分裂。
细胞分裂素对于植物的根和花的发育特别重要,能够促进根系的扩展和控制花的开放。
四、乙烯的调控作用乙烯是一种影响植物生长和发育的气体激素。
乙烯在植物体内产生后能够促进果实的成熟和脱落,同时也能够刺激花的开放。
此外,乙烯还能够影响植物的生理反应,如促进植物对逆境的抵抗能力。
五、脱落酸的调控作用脱落酸是一种植物激素,能够促进植物的生长和发育。
脱落酸在植物体内的浓度增加会导致叶片脱落以及果实成熟和脱落。
此外,脱落酸还能够促进植物幼苗的生长和开花。
综上所述,植物的生长发育受到多种激素的调控。
生长素促进细胞伸展和分裂,赤霉素促进细胞伸长和分裂,细胞分裂素促进细胞分裂,乙烯促进果实成熟和脱落,脱落酸促进植物的生长和发育。
这些激素相互作用,形成复杂的调控网络来控制植物的生长和发育过程。
激素的研究对于提高农作物产量和改良植物的品质具有重要意义。
最新 生长素对花发育过程的调控机制-精品
开花是高等植物个体发育的中心环节,也是植物从营养生长转向生殖生长,繁衍后代的关键步骤,以下是小编搜集整理的一篇探究生长素对花发育过程的调控机制的,供大家阅读查看。
花是被子植物特有的在繁殖过程中产生的生殖器官,是植物组织中最为复杂的结构,也是被子植物区别于其他陆生植物的重要特征。
以双子叶植物拟南芥为例,在营养生长时期,顶端分生组织(shootapicalmeristem,SAM)在其两侧产生叶片,并向生殖生长过渡,抽薹后逐步形成花序顶端分生组织(inflorenscenceshootapicalmer-istem,IM)。
在抽薹的过程中,先前存在的叶原基变成茎生叶支撑横向花序,同时顶部开始产生花器[1].植物开花器官的发育内容包括了花器官的大小、数目以及位置。
人们最早是以经典ABC模型[2]来阐述拟南芥花器官的发育,但是在后续的研究中发现,其他双子叶植物以及单子叶植物的花器官形成也能够用该模型解释[3-4].植物花的发育受到多种因素的调控,除了光照、温度等环境因素外,国内外许多学者都证实了相关基因表达水平变化和细胞分裂素(Cytokinin)、生长素(Auxin)等植物激素的含量变化对花发育的调控作用[5-9].生长素是一种极性分子,是迄今发现的唯一一种极性运输的激素。
生长素作为最早发现的植物激素,在植物的整个生长发育过程中起重要作用。
参与调控如细胞的伸长、分裂和分化、胚胎发育、侧根的形成、顶端优势、根茎叶的形态建成和向性反应等。
越来越多的研究表明生长素的含量变化、极性运输和信号转导与花发育具有紧密联系,表明生长素在植物花生长发育过程中具有关键的调控功能。
本文着重总结生长素含量变化、极性运输和信号转导与植物花发育的相互关系,以期阐明生长素对花发育过程的调控机制。
1生长素极性运输与花发育通过直接测定的方法,发现植物的根部有合成生长素的能力[11].研究证实,大多数的生长素还是在生长旺盛的幼嫩叶片或子叶中合成的,之后通过韧皮部快速运输到植物的根等部位[12].生长素在植物体内的运输主要有两种形式,一是快速的,与其他代谢产物一起以集束流(massflow)的形式通过成熟维管束组织进行的被动运输,这种运输不需要消耗能量,无固定方向;二是慢速的,单方向、在细胞之间进行的依赖于载体来完成的运输,这种运输发生在维管束形成层和韧皮部薄壁细胞,称为极性运输(polarauxintransport,PAT)[13-14].生长素极性运输是一种主动运输,具有几个显着的特点,一是广泛存在于高等植物体内,二是可被一些化学物质如1-萘氨甲酰苯甲酸(NPA)、2,3,5-三碘苯甲酸(TIBA)等所抑制[15],导致发生一些异常现象,如花芽形成被抑制等,三是需要输出载体PIN和输入载体AUX/LAX[16-17].对生长素极性运输调控花发育的研究依赖于相关突变体的研究。
【三、3、3】《其他植物激素》
促进果实成熟; 加速器官的衰老和脱落;
“红柿摘下未熟,每篮用木瓜三枚放入,得气 即发、并无涩味”(宋· 苏轼《格物粗谈· 果 品》)。这种“气”究竟是什么呢?
〖例1〗乙烯和生长素都是重要的植物激素, 下列叙述正确的是( ) A.生长素是植物体内合成的天然化合物, 乙烯是体外合成的外源激素 B.生长素在植物体内分布广泛,乙烯仅存 在于果实中 C.生长素有多种生理作用,乙烯的作用只 是促进果实成熟 D.生长素有促进果实发育的作用,乙烯有 促进果实成熟的作用
A
植物生长调节剂应用的两面性
3、植物生长调节剂使用得当,不会影 响产品品质,甚至可以改善品质。 例如,适当施用GA可以提高葡萄品 质。如果使用不当,或片面追求短期经 济效益,则有可能影响产品品质。 例如,用2,4-D处理番茄增加座果后, 如果不配合整枝施肥,会出现果实多而 小的情况;为提早上市而采摘远未成熟 的柿子再催熟,其果实品质就不一定好。
D
A.①和②
B.①和③
C.②和③
D.②和④
回顾:主要的植物激素有五类,分别是?
生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯
第三章 植物的激素调节
第3节
一、其他植物激素及其作用
植物激素 1.生长素 (IAA) 2.赤霉素 (GA) 3.细胞分 裂素(CTK) 4.脱落酸 (ABA) 5.乙烯 (ETH)
1.分析右图,对生长素分布、运输、 生理作用等不科学的解释是 A.左侧生长素含量高,生长快 B.生长素的运输方式为主动运输 C.生长素浓度高低依次是D>C>B>A D.根部生长也表现出顶端优势现象
光
C
2.如图一表示燕麦胚芽鞘在单侧光照射下的生 长情况,图二表示胚芽鞘对不同浓度生长素的不 同反应,则图三中表示a、b两点生长素浓度变化 的曲线应分别依次是( )
高中生物经典【必修三】植物生长素调节复习题作业题
植物生长素调节复习题姓名:___________一、单选题1.种子萌发的过程中,在赤霉素的诱导下,胚乳的糊粉层中会大量合成α-淀粉酶,此过程会受到脱落酸的抑制。
下列相关叙述正确的是()A.在种子萌发的过程中这两种激素是拮抗关系B.赤霉素与生长素作用机理相同,可以互相代替C.赤霉素能够直接催化胚乳中淀粉的水解D.在保存种子的过程中应尽量降低脱落酸含量2.下列有关植物激素的叙述,错误的是()A.植物激素作为信息分子,并不直接参与细胞内的代谢活动B.植物不同发育阶段激素含量的差异是基因选择性表达的结果C.生长素与乙烯通过拮抗作用,共同促进果实发育和成熟D.某种植物激素在植物体内的产生部位不一定是唯一的3.下列有关植物激素应用的叙述中,不正确的是()A.用生长素类似物处理未授粉的番茄花蕾,可得到无籽番茄B.用脱落酸处理水稻种子,可以打破种子休眠促进其萌发C.用细胞分裂素处理马铃薯块茎,可促进其发芽D.用乙烯处理未成熟的香蕉,可促其成熟4.西瓜膨大剂是由日本科学家在上世纪80年代人工合成的一种化合物,作用效果持久,应用广泛。
下列有关说法正确的是()A.西瓜膨大剂是一种植物激素,从其功能推断应该属于生长素的一种B.过量使用西瓜膨大剂,其残留部分很可能造成青少年摄入过量激素从而导致发育过快C.将生长素类的植物生长调节剂涂在二倍体西瓜未受粉的子房壁上,可能得到无籽西瓜D.高浓度的生长素能够促进乙烯的产生,从而促进子房壁发育为成熟的果实5.下列关于植物激素的叙述,正确的是()A.生长素和赤霉素都能促进植物生长B.用生长素类似物可诱导染色体加倍C.密封储藏导致水果各种激素合成增加6.下列有关植物激素的说法,正确的是()A.植物激素的作用特点都具有两重性B.植物激素在幼嫩组织中均进行极性运输C.植物生长发育和适应环境是多种激素共同调节的结果D.乙烯只存在于繁殖器官中,其主要作用是促进果实成熟7.水稻种子在萌发过程中,赤霉素(GA)含量上升,引起α-淀粉酶等多种酶的合成,促进种子的萌发,该过程的信号调控过程如下图。
植物次生细胞壁加厚调控研究进展
植物生理学报 Plant Physiology Journal doi: 10.13592/ki.ppj.2015.05682016, 52 (1): 8–188收稿 2015-10-22 修定 2015-12-15资助 国家自然科学基金(31130012)和国家重点基础研究项目(2012CB114502)。
* 通讯作者( E -mail: lgli@)。
植物次生细胞壁加厚调控研究进展黄成, 李来庚*中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室, 上海 200032摘要: 植物细胞壁是植物细胞的特征性结构。
植物体中, 所有细胞都会形成初生壁的结构, 而一些特定组织的细胞会在初生细胞壁内侧进一步加厚形成次生壁, 为这些细胞实现正常生理功能和高等植物发育提供必需的结构。
本文分别从转录水平调控、激素调控、加厚模式调控及人工调控等方面介绍目前对于次生细胞壁加厚调控的研究进展。
关键词: 次生细胞壁; 转录调控; 木质素; 纤维素细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的一种重要细胞结构。
植物细胞完成分裂后, 由中间的细胞板区域开始形成初生细胞壁。
一些特殊组织的细胞停止扩展后, 在质膜和初生细胞壁之间形成次生细胞壁。
次生细胞壁从结构上可分为S1、S2、S3三层, 主要成分为纤维素、半纤维素和木质素。
植物次生细胞壁大量存在于维管组织管状细胞和纤维细胞, 提供植物直立生长所需要的机械支撑力, 疏水性木质素的存在加固管状分子以抵抗负压, 使得植物体能够连续高效的运输水分。
同时, 在植物生长过程中, 植物积累的大部分光合作用产物储存在次生细胞壁, 构成植物体结构, 是纤维材料和生物质能源原料的重要来源。
次生细胞壁是植物细胞特异分化后产生的细胞结构, 其加厚过程受到多种因素的调控。
目前的研究发现植物体中存在复杂的多级转录网络作用于纤维素、半纤维素和木质素合成基因, 从而调控次生细胞壁加厚过程, 多种激素等信号因子也可能参与其中, 木质部纤维细胞和导管细胞次生壁加厚模式与皮层微管密切相关。
花粉萌发和花药开裂的分子机制及其调控研究
花粉萌发和花药开裂的分子机制及其调控研
究
近年来,花粉萌发和花药开裂的分子机制及其调控研究引起了越来越多的关注。
这些过程在植物生殖中具有重要的意义。
花粉萌发是指从花粉颗粒中长出芽管,进而将精细胞输送到花柱上的过程。
而花药开裂则是指花药壁破裂,让花粉颗粒可以自由释放出来。
在花粉萌发和花药开裂的过程中,很多分子参与其中并且扮演着重要角色。
其
中最重要的是蛋白酶和激酶家族。
这些蛋白质可以调节花粉活力并且决定花粉的发育和成熟。
在花粉萌发过程中,活性氧和离子通道也扮演着非常重要的角色。
实验结果表明,活性氧信号可以通过电化学反应进行调控,并且改变离子通道的状态,进而影响花粉发育。
同时,内源激素和外源激素也参与了调控花粉萌发和花药开裂的过程。
植物内
存在着多种激素,包括赤霉素、脱落酸、乙烯和激素前体等。
这些激素能够影响花粉的动态、朝向和发育等方面。
此外,外源激素如壳聚糖、茉莉酸和蛋白质激酶也被发现可以加速花粉萌发和花药开裂的过程。
在调控花粉萌发和花药开裂方面,生长调节因子和逆境响应因子也具有重要的
作用。
生长调节因子能够形成反馈环路,通过调节激素代谢和激素信号传递的过程,从而影响花粉萌发和花药开裂的速率。
而逆境响应因子可以通过调节离子通道和拟南芥基因的表达,使植物能够适应环境变化和压力。
总的来说,花粉萌发和花药开裂是非常复杂的过程,涉及到众多分子的调节和
参与。
未来的研究将会进一步探索它们之间的相互作用和调节关系,从而深入了解植物繁殖的分子机制。
植物激素参与花粉发育与控制枝条的生长
植物激素参与花粉发育与控制枝条的生长在植物的生长过程中,激素是一个不可或缺的关键因素。
它们能够调节植物的生长、开花和果实的形成。
其中,一些特定的激素还能够参与花粉发育以及控制枝条的生长。
一、植物激素对花粉的发育的影响花粉是植物的重要组成部分,它是植物用来繁殖后代的重要途径。
植物激素对于花粉的发育是至关重要的。
在植物体内,植物雄性生殖器官中的花药会产生四个小孢子囊,这些小孢子囊进一步发育成为花粉。
植物体内的激素最主要的作用就是调节这个过程。
以生长素为例,它能够促进花药内小孢子囊的生长和分裂,从而促进花粉的形成。
除此之外,生长素还能调节花粉管的伸长和方向性生长,这些都是花粉成功受精的必备条件。
除了生长素外,石蜡素和赤霉素也能够对花粉的发育发挥作用。
石蜡素是一类具有生长素效应的植物激素,研究表明石蜡素能够促进小孢子囊内花粉粒子发育,并且能够增加花药内花粉的产量。
赤霉素则是一种促进植物生长的激素,它不仅能够促进小孢子囊内花粉粒子的发育,同时还能够减少花粉的死亡率。
二、植物激素对枝条的生长的控制除了对花粉的发育有影响外,植物激素还能够对植物的生长与发育的其他方面发挥作用。
其中,最为显著的就是它们对枝条的生长的控制。
以赤霉素为例,它能够促进植物茎的伸长生长,因此被称为“植物生长素”。
此外,赤霉素还能够导致茎粗,叶大,让植物显得更加生机勃勃。
不过赤霉素的浓度过高时,茎节会变细。
相反的,植物的其他激素,比如吲哚乙酸和脱落酸,可以抑制植物茎的生长。
这些激素能够减缓植物的伸长生长,从而使得植物更为矮小。
这也是一些果树在矮化栽培过程中,通过调节激素浓度来控制其高度的原理。
在修剪枝条时,有时也需要调整激素浓度,来控制修枝位置的枝条长势。
总的来说,植物激素在植物的生长和发育过程中具有至关重要的作用。
在花粉的发育和控制枝条的生长方面,激素起到了非常重要的作用。
因此,在植物的种植过程中,调节激素的浓度和比例,会成为决定植物生长的关键。
拟南芥MMD1基因编码一个花药减数分裂所需的PHD指纹蛋白
拟南芥MMD1基因编码一个花药减数分裂所需的PHD指纹
蛋白
丁乙
【期刊名称】《植物学通报》
【年(卷),期】2003(20)4
【总页数】1页(P512-512)
【关键词】拟南芥;MMD1基因;花药;减数分裂;PHD指纹蛋白
【作者】丁乙
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】Q942;Q943
【相关文献】
1.拟南芥3个蛋白磷酸酶2C基因编码蛋白的亚细胞定位及组织表达分析 [J], 周苹;崔溢;邓克勤;郭新红;喻达时;张继红;刘选明
2.拟南芥CDF家族基因AtMTP6编码一个锌离子转运蛋白 [J], 吴平治;陈键;栾升;李东屏
3.拟南芥PHD-finger蛋白家族的全基因组分析 [J], 张帆;杨仲南;张森
4.水稻减数分裂基因及其编码蛋白与应用 [J], 王台;丁兆军
5.拟南芥花药不开裂基因(DAD1)编码一个新的磷脂酶A1、其催化茉莉酸生物合成的最初步骤,并与花粉成熟,花药开裂和开花同步进行 [J], 丁乙
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生长素调节拟南芥花药开裂、花粉成熟和花丝伸长
摘要:
生长素合成、运输等对拟南芥雄蕊发育后期:花药开裂,花粉成熟和花丝伸长过程的影响。
生长素敏感报告基因的表达表明:生长素在花药体细胞减数分裂末期和花药二室期起作用;存在于小孢子及花药和花丝之间的连接区域。
生长素合成基因YUC2和YUC6原位杂交结果表明,生长素在花药合成。
与生长素作用时间一致的是,生长素受体编码基因TIR1,AFB1,AFB2,AFB3只在花药发育后期、减数分裂末期开始转录。
生长素在花药中合成对协调花药开裂和花粉成熟有着重要作用,生长素运输独立调节花丝伸长。
引言
自花受精的植物,在开花期三个有助于成功授粉的过程发生在雄蕊发育后期:花药裂开,释放花粉在花丝伸长的柱头上;花粉成熟,使沉积在柱头的花粉粒具有萌发的能力,到达胚珠;雄蕊和花丝饿伸长,使花药接近柱头。
激素调节这些发育过程,使这些过程彼此协调并与心皮的发育相协调。
有研究表明,茉莉酸(JA)参与花药开裂、花粉成熟和花丝伸长。
(Sanders et al., 2000;Ishiguro et al., 2001; Nagpal et al., 2005) JA使花粉释放与花蕾开放相协调 (Ishiguro et al., 2001)。
生长素诱导报告基因参与花药后期发育(Aloni et al., 2006; Feng et al., 2006),YUC基因,编码黄素氧化物酶,在发育中的雄蕊表达,参与生长素合成。
(Cheng et al., 2006)。
已有研究表明生长素调节雄蕊早期发育(Okadaetal., 1991;Nemhauser etal.,2000; Chenget al., 2006),也有研究表明它也可能参与其后期发育。
生长素合成缺陷双突变体yuc2 yuc6, 可以形成雄蕊,但随后的雄蕊发育停止:花药很少产生花粉,雄蕊不伸长(Cheng et al., 2006)。
生长素响应因子ARF6和ARF8双突变体的花药不开裂、花丝短(Nagpal et al., 2005);过量表达miR167 microRNA的植物,ARF6和ARF8转录水平降低,花药开裂、花粉萌发及花丝伸长有缺陷(Ru et al., 2006; Wu et al.,2006)。
用除草剂草甘膦处理拟南芥的花,导致其积累高浓度的吲哚-3-乙酸,其内皮细胞的细胞壁木质化,花药开裂延迟(Yassuor et al., 2006)。
生长素在调节雄蕊后期发育中扮演者重要角色(Cecchetti et al., 2004)。
结果
DR5启动子的活性建立在参与花药开裂,花粉成熟和花丝伸长的组织的减数分裂末期
雄蕊发育后期过程(花药开裂、花粉成熟、花丝伸长)开始于花药减数分裂末期(stage 10),在开花期结束((stage13)。
生长素生物合成基因YUC2和YUC6活跃在花药组织
生长素受体基因突变体显示早熟的花药开裂和花粉成熟
tir1 afb2 afb3三突变体和tir1 afb1 afb2 afb3 四突变体花药开裂在stage10发生,早于野生型。
拟南芥花药开裂包括三个主要的顺序步骤:开始于stage11的花发育,中间层和绒毡层退化 ,内层细胞壁的木质化发生。
第二步涉及隔细胞的退化,形成双房的花药(stage12),第三步是stage13个裂口细胞破裂(Goldberg et al., 1993; Sanders et al., 2000)。
拟南芥小孢子在外壁进行两次有丝分裂,花药开裂时释放,三核花粉粒到达柱头萌发(Bowman,1994)。
绒毡层刚开始退化时(stage11),野生型拟南芥花粉粒只有一个细胞核。
生长素运输基因突变体与生长素受体基因突变体类似,花丝较短。
mdr1 pgp1双突变体
讨论
生长素是雄蕊后期发育所必须的。
yuc2 yuc6生长素生物合成突变体,雄蕊发育受阻,不形成花粉粒,雄蕊不伸长,导致形成不育的花。