植物细胞信号转导PPT课件
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植物细胞的信号传导
5 two major signal transduction pathway in plant
• Cytosolic Calcium • Protein kinase /phosphorylase
细胞外 细胞膜 细胞质
环 境 刺 激
胞 间 信 号
受 体
G效
蛋应 白器
酪氨酸 蛋白激
酶
cAMP
第一节 Over view of signal transduction
1 The stream of signals is continuous and complex
2 Signal transduction network within cells, among
Cells and through the plant
接受信号主要通过蛋白受体或改变膜电位
受体位置
光反应红光受体
光敏色素组成一个蛋白质家族， 各有不同生理功能
光形态建成中信号传导效应的复杂性
第二节 植物细胞跨膜信号转导
受体(receptor)：
是在效应器官细胞表面或亚细胞组分中可特异 地识别并结合信号分子—配体(ligand) ,或物理信 号（光温信号）大分子物质，多为为蛋白质。
3Finally modified gene expression
• Different signal effects Different transduction networks in different way and different place
• But finally change the gene expression pattern
Ca2+
Ca2+ 调节蛋白
植物细胞信号转导
㈡ G蛋白(G protein)
在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之 间，往往要进行信号转换，通常认为是通过G蛋 白将转换偶联起来，故又称偶联蛋白或信号转换 蛋白。 G蛋白全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)，由于其生理活性有赖于三磷酸 鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性而得 名。
㈡ 肌醇磷脂信号系统
磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（phosphatidylinositol-4,5bisphosphate，PIP2）是一种分布在质膜内侧的肌 醇磷脂，占膜脂的极小部分。它是由PI（磷脂酰 肌醇，phosphatidylinositol ）和PIP（磷酯酰肌醇4-磷酸，PI-4-phosphate）磷酸化而形成的。
㈠ 钙信号系统
静息态胞质Ca2+浓度小于或等于0.1mmol· L-1, 而细 胞壁、内质网和液泡中的Ca2+浓度要比胞质中的 高2~5个数量级。 细胞受刺激后，胞质Ca2+浓度可能发生一个短暂 的、明显的升高，或发生梯度分布或区域分布的 变化。
植物细胞中Ca2+的运输系统
胞外刺激信号可能直接或间接地调节这些钙离子 的运输系统，引起胞内游离钙离子浓度变化以至 影响细胞的生理生化活动。 胞内Ca2+信号通过其受体-钙调蛋白转导信号。现 在研究得较清楚的植物中的钙调蛋白主要有两种： 钙调素(calmodulin, CaM)与钙依赖型蛋白激酶。
蛋白激酶
（protein kinase）
蛋白质
蛋白磷酸脂酶
蛋白质-nPi
（protein phosphatase）
[农学]8植物生理学课件 第七章 植物生长物质和细胞信号转导
![[农学]8植物生理学课件 第七章 植物生长物质和细胞信号转导](https://img.taocdn.com/s3/m/9a5b8be1f424ccbff121dd36a32d7375a417c6da.png)
人工合成的细胞分裂素
人工合成的细胞分裂素,常用的有： 激动素(KN) 、 6-苄基腺嘌呤（6-BA) 、 四氢吡喃苄基腺嘌呤(PBA)。
二苯脲不具腺嘌呤的结构，但具有细 胞分裂素的生理功能。
细胞分裂素的分布和运输
• 细胞分裂素主要存在于可进行细胞分裂 的部位，如茎尖、根尖、未成熟的种子、 萌发的种子和生长着的果实等。
1. 促进麦芽糖化(应用于啤酒生产) 2. 促进营养器官(茎、叶)生长 3. 促进抽苔和开花 4. 打破芽及种子的休眠 5. 促进雄花分化 6. 诱导单性结实 7. 防止花果脱落
细胞分裂素类
• 把激动素以及具有与激动素相同生理活 性的天然的和人工合成的化合物，都称 为细胞分裂素（cytokinin, CTK)。
生长素的运输
• 在茎中，生长素极性运输(polar transport) 是指生长素只能从植物的形态学上端向 下端运输，而不能倒转运输。主要是通 过薄壁细胞间进行。
• 生长素的极性运输是主要的运输方式。
• 在根中，根尖生成的生长素向顶运输。
• 成熟叶片合成的生长素可通过韧皮部进 行非极性运输，即可向上或向下运输到 其他器官或组织中。
吲哚乙酸(indole acid , IAA)是最早发现的生长 素(auxin)。
生长素类物质：把吲哚乙酸以及具有与吲哚乙 酸同样生理作用的化合物称为生长素类物质。
天然存在的生长素类物质
• 吲哚乙酸(IAA) • 吲哚丁酸(I BA) • 苯乙酸 • 4-氯吲哚乙酸 • 苯乙酸胺 • 对羟基苯乙酸 • 吲哚乙腈
2、GA诱导一些酶 (如α-淀粉酶、蛋白酶、 核糖核酸酶、β-1，3-葡萄糖苷酶)的合成。
大麦种子在萌发时，贮藏在胚中的束缚型
GA解离出游离的 GA(也有新合成的GA )，通过 胚乳扩散到糊粉层，并诱导糊粉层细胞合成ɑ-淀 粉酶和蛋白酶等水解酶，这些水解酶扩散到胚乳
植物细胞的信号转导-PPT课件
受体具有高度特异性、高亲和力和可逆性等特征。
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
高等植物生理学-植物信号转导PPT课件
脱落酸的合成
脱落酸在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素和细胞分裂素类似，也是通过质流和扩散两种方式。
脱落酸的运输
脱落酸的主要生理作用是抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落、促进休眠等。
脱落酸的生理作用
脱落酸的信号转导
乙烯的运输
乙烯在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸类似，也是通过质流和扩散两种方式。
盆栽与园艺疗法
03
通过研究植物与人类之间的生理和心理互动，开发具有舒缓压力、放松心情的盆栽和园艺疗法产品。
在园艺上的应用
生态恢复与重建
利用植物信号转导机制，促进受损生态系统的恢复和重建，提高生态系统的稳定性和可持续性。
生物多样性保护
通过研究植物与环境之间的相互作用和信号转导过程，保护和利用生物多样性资源，维护生态平衡。
植物信号转导的重要性
外在刺激信号转导
指植物通过感受外界物理、化学和生物刺激，将信号传递到效应部位的过程。
内分泌信号转导
指植物通过分泌化学物质来传递信号的过程。
细胞间信号转导
指植物细胞之间通过胞间连丝或细胞壁接触传递信号的过程。
植物信号转导的分类
02
CHAPTER
植物激素信号转导
生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子中合成。色氨酸经过一系列的生化反应成为生长素。
高温胁迫反应
详细描述
总结词
总结词
光信号转导是指植物对光环境作出的反应。
详细描述
植物通过光感受器感知光信号，如光照强度、光质和光周期等，进而调节生长发育和生理代谢。这种反应有助于植物适应不同的光照环境，如光合作用、开花等。
光信号转导
总结词
氧化胁迫反应是指植物对氧化损伤作出的反应。
脱落酸在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素和细胞分裂素类似，也是通过质流和扩散两种方式。
脱落酸的运输
脱落酸的主要生理作用是抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落、促进休眠等。
脱落酸的生理作用
脱落酸的信号转导
乙烯的运输
乙烯在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸类似，也是通过质流和扩散两种方式。
盆栽与园艺疗法
03
通过研究植物与人类之间的生理和心理互动，开发具有舒缓压力、放松心情的盆栽和园艺疗法产品。
在园艺上的应用
生态恢复与重建
利用植物信号转导机制，促进受损生态系统的恢复和重建，提高生态系统的稳定性和可持续性。
生物多样性保护
通过研究植物与环境之间的相互作用和信号转导过程，保护和利用生物多样性资源，维护生态平衡。
植物信号转导的重要性
外在刺激信号转导
指植物通过感受外界物理、化学和生物刺激，将信号传递到效应部位的过程。
内分泌信号转导
指植物通过分泌化学物质来传递信号的过程。
细胞间信号转导
指植物细胞之间通过胞间连丝或细胞壁接触传递信号的过程。
植物信号转导的分类
02
CHAPTER
植物激素信号转导
生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子中合成。色氨酸经过一系列的生化反应成为生长素。
高温胁迫反应
详细描述
总结词
总结词
光信号转导是指植物对光环境作出的反应。
详细描述
植物通过光感受器感知光信号，如光照强度、光质和光周期等，进而调节生长发育和生理代谢。这种反应有助于植物适应不同的光照环境，如光合作用、开花等。
光信号转导
总结词
氧化胁迫反应是指植物对氧化损伤作出的反应。
植物生理学：第六章 植物细胞信号转导
第二节
跨膜信号转换
二、受体的类型：质膜表面有三种受体 受体的类型： 类型
receptor)： 1、G蛋白偶联受体(G-protein-linked receptor)：受体蛋白 蛋白偶联受体(G-protein(G 的氨基端位于细胞外侧，羧基端位于内侧 位于内侧， 的氨基端位于细胞外侧，羧基端位于内侧，一条单肽链形成 几个跨膜α螺旋结构；羧基端有与G 蛋白相互作用的区域， 几个跨膜α螺旋结构；羧基端有与G 蛋白相互作用的区域， 受体活化后直接将G蛋白激活，进行跨膜信号转换。 受体活化后直接将G蛋白激活，进行跨膜信号转换。 酶偶联受体(enzyme (enzymereceptor)： 2、酶偶联受体(enzyme-linked receptor)：受体本身是一种 酶蛋白，当细胞外区域与配体结合时，可以激活酶， 酶蛋白，当细胞外区域与配体结合时，可以激活酶，通过细 胞内侧酶的反应传递信号。 胞内侧酶的反应传递信号。 离子通道偶联受体(ion channel(ionreceptor）： ）：除 3、离子通道偶联受体(ion-channel-linked receptor）：除 了含有与配体结合的部位外，受体本身就是离子通道， 了含有与配体结合的部位外，受体本身就是离子通道，受体 接收信号后立即引起离子的跨膜流动。 接收信号后立即引起离子的跨膜流动。 • 受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第 受体与化学信号物质的识别反应 识别反应是细胞信号转导过程中的第 一步。 一步。
第六章 植物细胞信号转导
• 植物的生长发育是基因差别表达的结果，或者说是基因在一定 植物的生长发育是基因差别表达的结果， 时间、空间上表达的结果。基因表达受环境刺激的调控， 时间、 空间上表达的结果 。基因表达受环境刺激的调控 ，动物 通过神经和内分泌系统进行调节；植物通过精确的、完善的信 通过神经和内分泌系统进行调节；植物通过精确的、完善的 信 号转导系统来调节自身 适应环境。 来调节自身， 号转导系统来调节自身，适应环境。 • 细胞信号转导（cell signal transduction):指的是偶联各种 细胞信号转导（ transduction):指的是偶联各种 胞外刺激信号（包括各种内、外源刺激信号） 胞外刺激信号（包括各种内、外源刺激信号）与其相应的生理 反应之间的一系列分子反应机制。 反应之间的一系列分子反应机制。 • 植物细胞信号转导（signal transduction）主要研究植物感受、 植物细胞信号转导（ transduction）主要研究植物感受、 传递环境刺激的分子途径及在植物发育过程中调控基因的表达 和生理生化反应。 和生理生化反应。
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
• NO的作用机制：
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
《植物细胞信号转导》课件
非激素信号转导
1
感知机制与途径
植物也能感知非激素信号，如光、温度和机械刺激，感知机制与途径涉及多种生 物分子和细胞的相互作用。
2
转录因子与下游基因调控
非激素信号转导通常通过调控转录因子的活性和下游基因的表达来实现，这些基 因调控网络参与植物的适应和响应。
3
路径的相互作用与细胞调控
不同非激素信号转导路径之间存在相互作用，通过这种调控网络，细胞能够实现 复杂的生物学调控。
总结
植物细胞信号转导在植物生长发育过程中起着重要作用，深入研究信号转导的机制和调控网络对于进一 步理解植物生命活动具有重要意义。
未来的研究将聚焦于信号转导的动态调节、网络相互作用以及应用植物信号转导技术加速植物育种和农 艺的创新等方面。
植物激素的信号转导
植物激素的类型与作用
不同类型的植物激素在植物生长发育中发挥着特定的作用，包括促进生长、调节生殖、抵抗 逆境等。
激素的信号转导途径与机制
植物激素的信号转导途径与机制多样，涵盖了多个信号传递通路，如内源激素生物合成、信 号转导的交叉调控等。
植物激素的调控网络
植物激素的信号转导会受到多个调控因子的影响，包括激素代谢、激素感知和下游基因的调 控等。
《植物细胞信号转导》 PPT课件
植物细胞信号转导是研究植物生长发育中信号传递的重要领域。本课件将介 绍信号转导的基本概念、植物激素的信号转导、非激素信号转导以及生物技 术应用在植物信号转导中的可能。
简介
了解植物细胞信号转导的基本概念对于深入理解植物生长发育过程非常关键。本节将介绍信号转导的定 义以及其在植物生长发育中的重要性。
生物技术在植物信号转导中的应用
基因克隆与功能分析
利用基因克隆技术，研究人员 能够揭示植物信号转导网络中 的关键基因及其功能。
植物生理学-第七章 细胞信号转导
RTKs的失敏：
催化性受体的效应器位于受体本身，因此失敏即酶活性速发抑制。 机制：受体的磷酸化修饰。EGF受体Thr654的磷酸化导致RTK活性的 抑制，如果该位点产生Ala突变，则阻止活性抑制，后又发现C 端的Ser1046/7也是磷酸化位点。磷酸化位点所在的C端恰好是 SH2蛋白的结合部位。
激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM分子可与4个Ca2+结合。
Ca2+ CaM的靶酶
激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活
细胞表面受体分属三大家族：
离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptor） G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor） 酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）
红光刺激后大麦叶肉原生质体的钙离子浓度变化
钙调素（CaM）
耐热的球蛋白，等电点4.0, 分子量约为16.7 kD。它是具有148个氨 基酸的单链多肽。
作用方式： 直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶酶结合将靶酶
●细胞信号传递的基本特征：
具有收敛（convergence）或发散（divergence）的特点
细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性
信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存 细胞以不同的方式产生对信号的适应(失敏与减量调节)
●蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的cross talk
跨膜信号转导无需中间步骤 主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递 有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性
细胞信号转导课件
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
一、第二信使
第二信使：细胞内传递和放大细胞外的刺激信号，最终引起
细胞中生化反应的化学物质，如 Ca2+、IP3、、DAG等。
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钙信号系统(Ca2＋/CAM)
1.钙离子（Ca2＋） 静息态的植物：
Ca2＋浓度较低
细胞质中
Ca2＋ 浓度 较高
细胞壁（胞外钙库） 内质网 线粒体 （胞内钙库） 液泡中
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细胞受刺激后，钙库的钙通道打开，细 胞质中Ca2＋浓度明显升高。
细胞质中Ca2＋的主要功能是：与钙结 合蛋白结合，如钙调素（CaM）、钙依赖 型蛋白激酶等。
化学信号
正化学信号（ABA） 负化学信号（CTK)
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受体（receptor）：指能特异识别并结合信 号，在细胞内放大和传递信号的物质。
受体存在于细胞膜、细胞内部或细胞器膜及 内部。
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未知发育信号 温度
病原体(真菌、
生长调节剂
细菌、病毒)
激素 膨压
电信号 多肽
壁断片 壁的机械压力 矿质
伤害
糖、氨基酸
转播
光
放大 发散到多个目标
改变离 调节代 基因表 细胞骨 子流 谢途径 达调节 架改变
改变细胞生长和代谢
18.2 各种内部信号影响植物细胞的代谢、生长和发育
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此外，一些生长调节 物质如壳梭孢菌素、花生 四烯酸以及乙酰胆碱等也 都具有化学信号的功能。
.
9
(二) 物理信号(physical signal)
➢ 指细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信 号和水力学信号。
➢ 电信号传递是植物体内长距离传递信息的一种重要方式， 是植物体对外部刺激的最初反应。
激酶； PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶； PK
Ca2+·CaM. 依赖Ca2+·CaM的蛋白激酶从而使细
胞作出. 反应。
4
胞内分子反应 胞内信号转导 膜上信号转换
胞间信号传递
.
5
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 )
➢ 植物的电波研究较多的为动作电波(action potential, AP)， 也叫动作电位，它是指细胞和组织中发生的相对于空间 和时间的快速变化的一类生物电位。
➢ 植物中动作电波的传递仅用短暂的冲击(如机械震击、电 脉冲或局部温度的升降)就可以激发出来，而且受刺激的 植物没有伤害，不久便恢复原状。
➢ 一些敏感植物或组织(如含羞草的茎叶、攀缘植物的卷须 等)，当受到外界刺激，发生运动反应(如小叶闭合下垂、 卷须弯曲等见录像)时伴有电波的传递。
.
10
受触及的含羞草小叶在 1至2 秒钟向下弯，这 是由于电波引发叶枕运 动细胞中大量的K+和 Ca+2转运，引起膨压改 变的结果
.
11
图17.14 Albizia pulvini 背侧和腹侧的运动细胞之间的离
植物细胞信号转导
.
1
第一节 植物体内的信号传导
生长发育是基因在一定时间、空 重力
间上顺序表达的过程，而基因表达除
受遗传信息支配外，还受F ig环.1 境各 的种 调外 控。 植物在整个生长发育部物 信的过号生程影长中响发，植育受
到各种内外因素的影响，这就需要植
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。
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
.
3
植物的信号分子
按作用范围分： 胞间信号分子 胞内信号分子
信号传导分子途径： ① 胞间信号传递 ② 膜上信号转换 ③ 胞内信号转导(蛋
白质可逆磷酸化) ④ 细胞反应。
图 6-25 细胞信号传导的主要分子途径
IP3.三磷酸肌醇； DG.二酰甘油； PKA.依赖 cAMP的蛋白激酶； PK Ca2+ 依赖Ca2+的蛋白
伤害反应诱导PIs的产生，
从而认为寡聚糖是由受伤
叶片释放并经维管束转移，
继而诱导能使PIs基因活化
.
的化学信号物质。 7
受伤西红柿植株蛋白 激酶特制物生物合成 快速诱导信导途径的 假定模式图
.
8
植物激素是植物体主要的胞间化学信号
9大类植物激素
已 知 1,3-β-D- 葡 聚 糖 、 寡聚半乳糖醛酸、富含甘 露糖的糖蛋白、聚氨基葡 萄糖等都是构成细胞壁的 主要成分，它们除了具有 支持细胞框架的功能外， 还起诱导抗性和控制发育 的信号作用，成为引人注 目的胞间信号分子。
子流调节了小叶的开放与闭合。
•
.
12
产生PIs
电信号通过后去子叶
伤害
怀尔登(Wildon)等用番茄做实验，指出 由子叶伤害而引起第一真叶产生蛋白酶抑 制物PIs的过程中，动作电位是传播的主要 方式。他们采取让电信号通过后马上就除 去子叶以及使子叶叶柄致冷以阻碍筛管运 输、排除化学物质传递的试验，其结果都 证明单有电信号就可以引起PIs反应，而且 他们也首次证明了电信号可引起包括基因 转录在内的生理生化变化。
植物细胞对水力学信号(压
力势的变化)很敏感。玉米叶片
木质部压力的微小变化就能迅速
影响叶片气孔的开度，即压力势
降低时气孔开放，反之亦然。
.
13
(三) 胞间信号的传递
1.化学信号的传递
(1) 气相中传递 易挥发性化学信号可通过植株体内的气腔 网络扩散而迅速传递，传递速度可达2mm·s-1左右。乙烯和 茉莉酸甲酯均属此类信号。 (2) 韧皮部传递 植物体内许多化学信号物质，如IAA、茉莉 酸甲酯、寡聚半乳糖、水杨酸等都可通过韧皮部途径传递。 (3) 木质部传递 化学信号可通过集流的方式在木质部内传 递。土壤干旱胁迫时，根系可迅速合成并输出ABA。合成 的 ABA 可 通 过 木 质 部 蒸 腾 流 进 入 叶 片 ， 并 影 响 叶 片 中 的 ABA浓度，从而抑制叶片的生长和气孔的开放。
激素 膨压
电信号 多肽
糖、氨基酸
转播
病 原 体 (真 菌 、 细菌、病毒)
壁断片 壁的机械压力 矿质
伤害
光
放大 发散到多个目标
这种信息在胞 间传递和胞内转导 过程称为植物体内 的信号传导
改变离 子流
调节代 谢途径
基因表 达调节
细胞骨 架改变
改变细胞生长和代谢
18.2 各 种 内 部 信 号 影 响 植 物 细 胞 的 代 谢 、 生 长 和 发 育
正化学信号
负化学信号
➢当植物的一张叶片被虫咬伤后，会诱导
本叶和其它叶产生蛋白酶抑制物(PIs)等，
以阻碍病原菌或害虫进一步侵害。
虫咬
➢如果伤害后立即除去受害叶，则其它叶 片不会产生PIs。
产生PIs
不会产生PIs
虫咬
寡聚糖 产生PIs
但如果将受害叶的细
胞壁水解片段(主要是寡聚
糖)加到叶片中，又可模拟
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)。
然而在水分胁迫时，根系合成和输出细胞分裂
ABA
素(CTK)的量显著减少，这样的随着刺激强度的增 干旱
加，细胞合成量及向作用位点输出量随之减少的化
CTK
学信号物质称为负化学信号(negative che. mical signal)。
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2
对于植物细胞 来讲，有来自相邻 细胞的刺激、细胞 壁的刺激、激素、 温度、光照等等刺 激，连接环境刺激 到植物反应的分子 途径就是信号转导 途径，细胞接受信 号并整合、放大信 号，最终引起细胞 反应
未知发育信号 温度 生长调节剂
光合作用的光 光形态建成的光
温度 风
光周期 湿度 草食动物
例如植物的向光性能促使植物向
乙烯
光线充足的方向生长，在这个过程中， 病 原 体
首先植物体要能感受到光线，然后把
相关的信息传递到有关的靶细胞，并 诱发胞内信号转导，调节基因的表达 或改变酶的活性
土壤微生物 有毒物质
寄生虫
土壤质地 水分状况 矿质营养
.
9
(二) 物理信号(physical signal)
➢ 指细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信 号和水力学信号。
➢ 电信号传递是植物体内长距离传递信息的一种重要方式， 是植物体对外部刺激的最初反应。
激酶； PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶； PK
Ca2+·CaM. 依赖Ca2+·CaM的蛋白激酶从而使细
胞作出. 反应。
4
胞内分子反应 胞内信号转导 膜上信号转换
胞间信号传递
.
5
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 )
➢ 植物的电波研究较多的为动作电波(action potential, AP)， 也叫动作电位，它是指细胞和组织中发生的相对于空间 和时间的快速变化的一类生物电位。
➢ 植物中动作电波的传递仅用短暂的冲击(如机械震击、电 脉冲或局部温度的升降)就可以激发出来，而且受刺激的 植物没有伤害，不久便恢复原状。
➢ 一些敏感植物或组织(如含羞草的茎叶、攀缘植物的卷须 等)，当受到外界刺激，发生运动反应(如小叶闭合下垂、 卷须弯曲等见录像)时伴有电波的传递。
.
10
受触及的含羞草小叶在 1至2 秒钟向下弯，这 是由于电波引发叶枕运 动细胞中大量的K+和 Ca+2转运，引起膨压改 变的结果
.
11
图17.14 Albizia pulvini 背侧和腹侧的运动细胞之间的离
植物细胞信号转导
.
1
第一节 植物体内的信号传导
生长发育是基因在一定时间、空 重力
间上顺序表达的过程，而基因表达除
受遗传信息支配外，还受F ig环.1 境各 的种 调外 控。 植物在整个生长发育部物 信的过号生程影长中响发，植育受
到各种内外因素的影响，这就需要植
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。
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
.
3
植物的信号分子
按作用范围分： 胞间信号分子 胞内信号分子
信号传导分子途径： ① 胞间信号传递 ② 膜上信号转换 ③ 胞内信号转导(蛋
白质可逆磷酸化) ④ 细胞反应。
图 6-25 细胞信号传导的主要分子途径
IP3.三磷酸肌醇； DG.二酰甘油； PKA.依赖 cAMP的蛋白激酶； PK Ca2+ 依赖Ca2+的蛋白
伤害反应诱导PIs的产生，
从而认为寡聚糖是由受伤
叶片释放并经维管束转移，
继而诱导能使PIs基因活化
.
的化学信号物质。 7
受伤西红柿植株蛋白 激酶特制物生物合成 快速诱导信导途径的 假定模式图
.
8
植物激素是植物体主要的胞间化学信号
9大类植物激素
已 知 1,3-β-D- 葡 聚 糖 、 寡聚半乳糖醛酸、富含甘 露糖的糖蛋白、聚氨基葡 萄糖等都是构成细胞壁的 主要成分，它们除了具有 支持细胞框架的功能外， 还起诱导抗性和控制发育 的信号作用，成为引人注 目的胞间信号分子。
子流调节了小叶的开放与闭合。
•
.
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产生PIs
电信号通过后去子叶
伤害
怀尔登(Wildon)等用番茄做实验，指出 由子叶伤害而引起第一真叶产生蛋白酶抑 制物PIs的过程中，动作电位是传播的主要 方式。他们采取让电信号通过后马上就除 去子叶以及使子叶叶柄致冷以阻碍筛管运 输、排除化学物质传递的试验，其结果都 证明单有电信号就可以引起PIs反应，而且 他们也首次证明了电信号可引起包括基因 转录在内的生理生化变化。
植物细胞对水力学信号(压
力势的变化)很敏感。玉米叶片
木质部压力的微小变化就能迅速
影响叶片气孔的开度，即压力势
降低时气孔开放，反之亦然。
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(三) 胞间信号的传递
1.化学信号的传递
(1) 气相中传递 易挥发性化学信号可通过植株体内的气腔 网络扩散而迅速传递，传递速度可达2mm·s-1左右。乙烯和 茉莉酸甲酯均属此类信号。 (2) 韧皮部传递 植物体内许多化学信号物质，如IAA、茉莉 酸甲酯、寡聚半乳糖、水杨酸等都可通过韧皮部途径传递。 (3) 木质部传递 化学信号可通过集流的方式在木质部内传 递。土壤干旱胁迫时，根系可迅速合成并输出ABA。合成 的 ABA 可 通 过 木 质 部 蒸 腾 流 进 入 叶 片 ， 并 影 响 叶 片 中 的 ABA浓度，从而抑制叶片的生长和气孔的开放。
激素 膨压
电信号 多肽
糖、氨基酸
转播
病 原 体 (真 菌 、 细菌、病毒)
壁断片 壁的机械压力 矿质
伤害
光
放大 发散到多个目标
这种信息在胞 间传递和胞内转导 过程称为植物体内 的信号传导
改变离 子流
调节代 谢途径
基因表 达调节
细胞骨 架改变
改变细胞生长和代谢
18.2 各 种 内 部 信 号 影 响 植 物 细 胞 的 代 谢 、 生 长 和 发 育
正化学信号
负化学信号
➢当植物的一张叶片被虫咬伤后，会诱导
本叶和其它叶产生蛋白酶抑制物(PIs)等，
以阻碍病原菌或害虫进一步侵害。
虫咬
➢如果伤害后立即除去受害叶，则其它叶 片不会产生PIs。
产生PIs
不会产生PIs
虫咬
寡聚糖 产生PIs
但如果将受害叶的细
胞壁水解片段(主要是寡聚
糖)加到叶片中，又可模拟
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)。
然而在水分胁迫时，根系合成和输出细胞分裂
ABA
素(CTK)的量显著减少，这样的随着刺激强度的增 干旱
加，细胞合成量及向作用位点输出量随之减少的化
CTK
学信号物质称为负化学信号(negative che. mical signal)。
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2
对于植物细胞 来讲，有来自相邻 细胞的刺激、细胞 壁的刺激、激素、 温度、光照等等刺 激，连接环境刺激 到植物反应的分子 途径就是信号转导 途径，细胞接受信 号并整合、放大信 号，最终引起细胞 反应
未知发育信号 温度 生长调节剂
光合作用的光 光形态建成的光
温度 风
光周期 湿度 草食动物
例如植物的向光性能促使植物向
乙烯
光线充足的方向生长，在这个过程中， 病 原 体
首先植物体要能感受到光线，然后把
相关的信息传递到有关的靶细胞，并 诱发胞内信号转导，调节基因的表达 或改变酶的活性
土壤微生物 有毒物质
寄生虫
土壤质地 水分状况 矿质营养