植物生理专题 2015 激素信号转导.ppt

* * * * * * * * * Please note – this is a photo illustration I assembled from the two images cited on the slide. * 解除AUX/IAA蛋白抑制，转录因子活化 SCFTIR1 IAA IAA ARF Aux/IAA 1. Auxin binds to SCFTIR1 and Aux/IAA 2. Aux/IAA ubiquitinated and degraded by 26S proteasome 3. Degradation of repressor permits transcriptional activation by ARF transcription factors ARF 生长素解除AUX/IAA蛋白抑制，转录因子活化 RNA聚合酶 泛素 蛋白酶体 TIR1介导的生长素信号传递途径 根据转录因子的不同，生长素诱导基因可分为： 早期基因(或初级反应基因)：其表达是被原来已有的转录因子活化刺激所致，所以使用外源蛋白质合成抑制剂不能抑制早期基因的表达。其表达所需时间很短，从几分钟到几个小时。 5大基因家族类：AUX/IAA基因家族、SAUR基因家族、GH3、类GST基因家族、ACC合成酶家族。 早期基因上必须有能被生长素激活的启动子才能被诱导表达。这些启动子上具有能被生长素活化的转录因子及直接或间接结合的区域，即生长素响应元件(ARF)，调节早期基因表达。 早期基因（初级反应基因） 在没有IAA的条件下，ARF与AUX/IAA蛋白质结合形成不活化的异源二聚体，抑制ARF和其它早期基因的转录，无生长素效应。 加入IAA后，活化的泛素连接酶把AUX/IAA蛋白质破坏、降解，形成活化的ARF同源二聚体，与早期基因启动因子ARF结合，活化转录，引起生长素的响应，表现出生理反应。 晚期基因（次级反应基因） 某些早期基因编码的蛋白能够调节晚期基因的转录； 晚期基因转录对激素的反应是长期反应； 因为晚期基因需要重新合成蛋白质，所以其表达能被蛋白质合成抑制剂所抑制。 第二节、赤霉素(GAs)--- 植物高度的调节剂 一、发现和结构特征 1926.研究水稻恶苗病中发现，由赤霉菌分泌物引起水稻徒长； 1935.从Gibberella fujikuroi分理出这种物质（赤霉素）； 1959：确定化学结构，命名为GA1, GA2, GA3…… 双键、羟基数目和位置不同形成了各种赤霉素； 按碳原子总数可分为: C19赤霉素: 种类多，生理活性高；GA1，GA3, GA7, GA30, GA38. C20赤霉素: 种类少，生理活性低或没有活性； 二、赤霉素的分布、运输和水平调节 1. 分布： 茎端、嫩叶、根尖、发育中的种子和果实、萌发中的种子的含量较高，也是合成GA的主要部位。 种子成熟后，活性赤霉素水平很低。运输没有极性。 2. 植物体内GAs水平的调节： a.GAs的降解通过羟基化作用被转变成非活性物质; b.GAs与其它物质结合转变成无活性的束缚型GAs，是运输和贮藏主要形式。 c.在植物中高活性的GAs可以转变成低活性的GAs。 三、GAs的主要生理作用 1.GAs促进植物茎节生长，特别是对矮生突变植物(dwarf)： 矮变植物合成GAs的途径受阻，因而缺乏足够的GAs，表现出矮化现象。外施GA就可以刺激生长。 GAs主要作用于已有的节间伸长，而不是促进节数增加。用GA３处理，显著促进整株茎的伸长。 不存在超最适浓度的抑制作用。 赤霉素促进茎节伸长的作用机理 矮变种玉米的形成是因为缺乏使其它形式GAs转变成GA１的酶、也可能是缺乏GAs受体或GAs信号转导途径某个环节发生了突变引起的。 玉米矮生突变种中，只有GA１控制着茎的伸长； 控制GA合成的基因—绿色革命基因 Distinguished plant breeder and Nobel Laureate Norman Borlaug 1914-2009 20世纪作物产量的巨大增加(“绿色革命”)是由于不断增加的化肥使用和半矮化品种的引入。 这些半矮化品种将能量更多地用于籽粒生产而不是茎秆生长，并且更健壮和抗倒伏。 Photos courtesy of S. Harrison, LSU Ag center and The World Food Prize. 一些绿色革命基因影响GA合成 Reprinted by permission from Macmillan Publishers, Ltd. (Nature) Sasaki, A., et al. (2002) Green revolution:?A mutant gibberellin-syn