第三篇 植物的形态与功能-03调控系统

1928年，温特的实验：
照过光的胚芽鞘尖端切下，放在Fra Baidu bibliotek脂块上一段时间。 幼苗分4 组，切去胚芽鞘尖端并放在暗环境中。
第一组：对照→幼苗不生长。 第二组：在上端放一块如上处理的琼脂块→生长很快。 第三组：放在左侧→向右生长。 第四组：放在右侧→向左生长。
温特的实验
温特将这种能促进胚芽鞘向光弯曲的物质称为 生长素(auxin)。
R蛋白与Avr 蛋白之间能够发生专一的结合，这时植物 就不会得病。
抗性基因作用机制：
R 蛋白（R） 与Avr 蛋白（S） 结合； 引发一系列信号转导； 促进局部的响应，产生坏死斑块； 产生一些激素，传至全身；
激素到达距感染部位较远处时，还会引起进一步的信 号转导；
产生更多的有防御作用的化学物质。
裂素二者的比例决定侧芽的生长。是植物协调其根部和地上 部生长的一种办法。
应用：
组培时，培养基中加入细胞分裂素会促进细胞分裂、生长 和发育。
延迟花和果实的衰老，切花喷洒细胞分裂素利于保鲜。
③ 赤毒素
主要功能：调节植物的生长。 化学本质：二萜类酸，目前已知的赤霉素有70 多种。 生成部位：根尖和茎尖。 作用特点：加强生长素的作用；对抗脱落酸的作用。 应用：
④ 植物激素的种类
1. 生长素类 2. 赤霉素类 3. 细胞分裂素 4. 脱落酸 5. 乙烯
⑤ 植物生长调节剂
具有植物激素活性的人工合成物质。
吲哚丁酸 萘乙酸 矮壮素 多效唑
2、起促进作用的植物激素
生长素； 细胞分裂素； 赤霉素
① 生长素
主要功能：促进发育中的幼茎伸长。 化学本质：吲哚乙酸（ indoleacetic acid ， IAA） 。 生成部位：茎的顶端分生组织。 运输：由顶端向下运输。 作用特点：
② 植物激素的概念
植物激素：
指一些在植物体内合成，并能从产生部位运送 到作用部位，对生长发育产生显著生理作用的 微量有机物。
③ 植物激素的特征
1. 内生：细胞接受特定环境信息诱导而形成 的代谢产物。
2. 能移动：移动的速率和方式因激素的种类、 植物及其器官的特性而不同，也受环境影 响。
3. 调节功能：低浓度可调节植物的生理功能。
物理方法：长刺。 化学方法：恶臭或有毒的化学物质
异常的氨基酸。 有些植物引诱一种动物来帮助防御食植动物。
当毛毛虫咬食植物时，其物理的伤害以及毛毛虫唾液中的一种 化学物质会引发细胞内的一个信号转导过程，导致细胞产生一 种专一的响应，即产生一种挥发性物质，而这种物质会引诱胡 蜂。于是胡蜂将卵产在毛毛虫体内。胡蜂的幼虫吃尽毛毛虫， 将其杀死。
这些基因编码一些转录因子，这些转录因子积累到一定浓 度后就会使其自身的基因失活。浓度下降，则转录又重新 开始。这种变化大约以24 h 为一周期，即一些特殊蛋白质 浓度的周期性变化似乎就是一种钟表。
3位美国遗传学家：杰弗理·霍尔（Jeffrey C Hall）、 迈克尔·罗斯巴希（Michael Rosbash）、迈克尔·杨 （Michael W Young）得奖，因为他们发现了昼夜节 律的分子机制。
促进茎和叶的伸长生长； 影响果实的发育，可以形成无籽果实。
用赤霉素溶液喷洒葡萄，不但可以得到无籽葡萄，而且 果实也长得特别大。
促进种子萌发。
对照
5μgGA处理后
从左到右：
矮生玉米，GA未处理 矮生玉米，GA处理 正常玉米，GA未处理 正常玉米，GA处理
3、促进成熟，抑制生长的植物激素
19.2 植物的生长响应和生 物节律
1、植物的向性
膨胀运动（turgor movement）：含羞草叶的运动。 向性（tropism）
向光性（phototropism）； 向重力性（gravitropism）：根朝下长，苗朝上长。 向触性（thigmotropism）：豌豆的卷须。
浓度不同时，对同一种靶细胞的作用可能不同； 一定浓度的激素对不同种类的靶细胞，影响可能不同。
不能促进茎生长的低浓度的IAA ，对根的伸长却有明显 的促进作用;
对茎的生长起促进的IAA 浓度，却明显抑制根的伸长。
作用机制：使细胞壁变得松散，从而引起其伸长。
生长素可能剌激了植物细胞质膜中的质子泵，把质子（H+） 泵入细胞壁，H+又活化某种酶使之打断壁中将纤维素分子 交联起来的氢键。由于细胞壁变得松散，不再能阻止细胞 的渗透性吸水，于是开始伸长。细胞进一步合成壁物质和 细胞质，所以能继续伸长。
脱落酸 乙烯
① 脱落酸
主要功能：促进种子休眠。 化学本质：丙烯基乙基巴比妥酸。 合成部位：根冠和萎蔫的叶片，茎、种子、花和果
等器官。 其他作用：
促进脱落； 抑制生长； 引起气孔关闭； 调节种子胚的发育； 增加抗逆性； 影响性分化。
② 乙烯
主要功能：主要使植物横向增长，促使 果实成熟和花的枯萎，促进落叶。
光间断实验：
短日植物必须在长于一定时间的黑暗下才会开 花，而夜间只要有一个短时间的闪光，就不能 开花。相反，用短暂的黑暗打断光照，对开花 毫无影响。
长日植物只有黑暗时间短于一定长度时才会开 花，黑暗时间延长则不会开花。但如对长的黑 夜进行光间断，长日植物也能开花。
3、植物的光敏素
光敏色素是一种蛋白质，有2 种形式，彼此之间结构上稍 有差异。一种形式吸收红光，称为Pr ，另一种形式吸收 远红光，称为Pfr。 Pr吸收红光后转变为Pfr，Pfr 吸收远 红光后又变回为Pr，Pfr在黑暗中也会慢慢地转变为Pr。
19.3 植物对食植动物和病 菌的防御
① 植物防御动物的方法
由植物的遗传特性决定的。
有些情况下病原体能够侵入植物体，并在其中生 存，但植物仍能存活。这就是所谓植物对该病原 体的抗性。
植物有许多抗性基因（ resistance R）： R 基因的产 物是植物细胞中的一种蛋白质—R蛋白。
每种病原体又有一组无毒性基因（avirulence Avr）： 即是对寄主为害相对较小。其产物则为另一种蛋白 质—Avr 蛋白。
大剂量的生长素促使苹果或油橄榄未成熟的果实脱落， 称为疏果。
用乙烯对桃树和李树进行疏果。
大剂量的赤霉素可使二年生植物，如胡萝卜、甘蓝、 甜菜在生长的第一年就开花结实。
除草：
2 ,4 —D是一种人工合成的生长素类物质，是广泛应用 的除草剂（herbicide）。因为双子叶植物比单子叶植 物对2 ,4 —D更为敏感，所以可以用2 ,4 —D除去禾谷 类田间的双子叶杂草。
2、植物的生物钟
近似昼夜节律(circadianrhythm): 约24 h 为一周期。
许多豆科植物的叶子昼张夜闭； 气孔昼开夜合。 环境的剌激并不是发生昼夜节律的原因。
生物钟（biological clock） 。
研究啮齿动物、果蝇、真菌和拟南芥的近似昼夜节律发生 变化的突变型进行，鉴定出了一些有趣的基因。
其他功能：
促进茎长粗。
发育中的种子也产生IAA ，从而促进果实的生长。
应用：
喷洒人工合成的类似生长素物质，可以获得无籽果实。
番茄、黄瓜、茄子等。
生长素作用机制
② 细胞分裂素（ cytokinin ）
主要功能：促进细胞分裂。 化学本质：嘌呤衍生物 生成部位：生长活跃的组织，特别是根、胚和果实。 运输：根中合成随木质部汁液上运至茎中。 作用特点：其作用常受生长素浓度的影响。生长素和细胞分
光周期（ photoperiod），即昼夜的长短。昼
夜长短的变化影响着植物的许多过程，其中最显 著也最重要的就是开花过程。
短日植物（ short - day plant ）：确切讲为长 夜植物，一般在夏末或秋冬季开花，即需要短 的日照时间。如菊花。
长日植物（ longday plant）：确切讲为短夜植 物，春末或夏初开花，要求长的日照时间。如 菠菜、莴苣、冬小麦等。
第三篇 植物的形态与功能
17 植物的结构和生殖 18 植物的营养 19 植物的调控系统
19 植物的调控系统
19.1 植物激素 19.2 植物的生长响应和生物节律 19.3 植物对食植动物和病菌的防御
19.1 植物激素 1、植物的向光性及植物激素
植物的枝叶向着光的生长称为向光（ phototropism）。
这种抗性称为全身的获得性抗性（systemic acquired resistance），是一种没有专一性的防 御响应，所以能够使植物在相当长的时期内对许 多种病原体都有抗性。
一、名词解释
1、长日植物 2、短日植物 3、光周期现象 4、向光性 5、植物激素 6、植物生长调节剂
三、简答题
1、简述植物激素的主要特征。
植物光敏素（ phylochrome）：夜间的光间断会妨碍短日 植物开花。
用不同波长的光——红光（波长660 nm） 和远红光（波长730nm） 进行实验。红光（R）间断可以阻止短日植物开花，但红光照射之 后，再用远红光（ FR） 照射，则短日植物又能开花。
用R 和FR 反复照射，决定短日植物是否开花的是最后一次的照射。 最后一次用R 照射的都不开花，最后一次用FR 照射的都开花。
② 植物对致病微生物的防御
侵害植物的微生物有病毒、细菌和真菌。 防御的办法有两类:
①阻止或避免侵害：植物的表皮和周皮。 ②对抗入侵的病原体：受侵害的细胞会释放杀
死微生物的分子；病原体的侵害也会引起植物 细胞中的化学变化，使壁变得较坚固，从而延 缓微生物的传布。
③ 抗性基因（resistance R）
化学本质：乙烯。 生成部位：果实中形成。 运输：很容易在细胞之间扩散，也能够
通过空气在果实之间扩散。 应用：乙烯利。
促进雌花分化； 促进果实成熟； 促进植株矮化； 打破休眠 。
对照
乙烯 乙烯利
乙烯处理
4、植物激素在农业上的用途
果实成熟的控制和无籽果实的生产：
喷洒生长素可控制柑橘的落果。
实验观察： 背光侧细胞较大，伸长较快； 向光侧细胞较小，伸长较慢。 两侧照光均匀，不弯曲，所 有的细胞都伸长得一样快。
为什么？
① 生长素的早期研究实验
1880 年，达尔文的实验：
胚芽鞘的尖端照光→向光弯曲； 切去尖端→不向光弯曲； 不透光的材料将尖端罩住→不向光弯曲； 透明材料罩住尖端→向光弯曲； 不透光材料将基部罩住→向光弯曲。 结论： 尖端是感光部位。 弯曲发生在尖端下面→化学信号从尖端传递到下部的生长区。