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第十七章 植物的调控系统 § 17· 1 § 17· 2 § 17· 3 植物激素 植物的生长响应和生物节律 植物对植食性动物和病菌的防御 ? ? ? § 17· 1 植物激素 植物对生命活动的调控,目前了解得比较清楚的是 激素调控 植物激素一般是由生长旺盛的组织细胞合成的,如 根尖、茎尖、种子中的细胞, 植物不具有专门的分泌激 素的内分泌器官 目前,世界上公认的植物激素有五大类:生长素、 赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯,控制植物生长发 育是几种激素浓度的比例,而非单一一种激素在起作用 ? 一、生长素( auxin ) ? 1 、生长素的研究历史和化学性质 生长素是人们在研究植物向光性过程中发现的一类激 素,是第一个被发现的植物激素 1880 年, Charles DarwinFrancis Darwin 通过实验证 明:只有胚芽鞘的顶端存在时,燕麦苗才具有向光性 Darwin 父子提出一个假说:胚芽鞘顶端受光照后, 产生某种化学信号从顶端被传送到下面弯曲的部位, 导致胚芽鞘下部向光一侧与背光一侧的细胞生长不均 匀 约 30 年后,丹麦人 Boysen-Jensen 的实验进一步 证实了 Darwin 父子的假说,且证实了化学信号是一 种可传输的物质 1926 年,年轻的荷兰植物学家 Frist Went 从植物 的胚芽鞘中发现了这一物质,发现它能促进植物细胞 生长,将其定名为生长素( auxin ) Went 得出结论 —— 胚芽鞘两侧受光照的差异,造成生 长素的分布不均匀: ? 背光的一侧生长素浓度高 细胞生长快 ? 向光的一侧生长素浓度较低 细胞生长慢 导致植物向光弯曲 二十世纪四十年代,加州理工学院的 Thimann 纯化了生 长素,并测定其结构,为吲哚乙酸( indole acetic acid, IAA ) ? 2 、生长素在植物体内的分布 IAA 在植物体内的含量极少,主要原因是 IAA 一般是 随时产生,随时就被 IAA 氧化酶降解 IAA 主要在 植物茎的顶端分生组织 中合成后,通过薄 壁细胞,向下运输 —— 单向运输 特殊结构: 负责运输生长素的薄壁细胞,其顶部的细胞膜上有 生长 素受体, 而底部的细胞膜上没有生长素受体 IAA 仅能从薄壁细胞的顶部进入细胞,穿过细胞,从 细胞的底部出来,进入下一个薄壁细胞的顶部 ? 3 、生长素的作用机理 生长素与细胞膜上的受体结合,大量的第二信使( Ca 2+ )激活 活化质子泵,向 高尔基体被刺激 分泌出更多的小 泡和细胞壁生成 相关成分 活化 DNA 结合 蛋白,诱导启 动特殊基因的 转录和翻译 细胞壁输出 H + 细胞壁酸化,结 保证细胞壁生长 并维持细胞壁的 厚度 表达出细胞生长 构变松散 所需要的蛋白 ? 4 、生长素的生理功能 ? A 、刺激植物生长 生长素在一定浓度范围内,能刺激植物细胞的延长和分 裂 —— 根为 10 -10 ~ 10 -5 mol / L ,茎为 10 -5 ~ 0.9 mol / L 高浓度的 IAA 反 而会抑制植物的生长 ? B 、使植物产生向性 向光性 —— IAA 在光的作用下不对称运输,近光一面 含量较低,导致植物能向光线强的方向弯曲生长,有利于增 加叶片的受光面积,增强光合作用 植物的极性 —— 茎尖向上生长,根尖向下生长, 主要 是由于根对生长素的敏感度是茎的 10 5 倍 C 、顶芽优势 植物的顶芽在生长上占优先权,顶芽的存在会抑制侧 芽的生长 原因: 顶芽和侧芽对生长素的敏感度不同,能促进
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