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TUhjnbcbe - 2020/12/5 19:15:00

植物激素有传统的五大类,即生长素(Auxin)、赤霉素(Gibberellins,GA)、细胞分裂素(Cytokinin,CTK)、脱落酸(Abscisicacid,ABA)、乙烯(ethyne,ETH)和最新确定的油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)。它们都是些简单的小分子有机化合物,但它们的生理效应却非常复杂多样。例如从影响细胞的分裂、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别决定、休眠和脱落等。所以,植物激素对植物的生长发育有重要的调节控制作用。植物激素的化学结构已为人所知,有的已可以人工合成,如吲哚乙酸;有的还不能人工合成,如赤霉素。目前市场上售出的赤霉素试剂是从赤霉菌的培养过滤物中制取的。这些外加于植物的吲哚乙酸和赤霉素,与植物体自身产生的吲哚乙酸和赤霉素在来源上有所不同,所以作为植物生长调节剂,也有称为外源植物激素。最近新确认的植物激素有,茉莉酸(酯)等等植物体内产生的植物激素有赤霉素、激动素、脱落酸等。现已能人工合成某些类似植物激素作用的物质如2,4-D(2,4-二氯苯酚代乙酚)等。植物自身产生的、运往其他部位后能调节植物生长发育的微量有机物质。人工合成的具有植物激素活性的物质称为生长调节剂。已知的植物激素主要有传统的五大类——生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯——和油菜素甾醇,以及其它植物生长调节因子,如水杨酸、茉莉酸、独脚金甾醇(分支素)、多胺类分子、小肽类分子等。

植物激素-生长素

达尔文在年研究植物向性运动时,只有各种激素的协调配合,发现植物幼嫩的尖端受单侧光照射后产生的一种影响,能传到茎的伸长区引起弯曲。年荷兰温特从燕麦胚芽鞘尖端分离出一种具生理活性的物质,称为生长素,它正是引起胚芽鞘伸长的物质。年荷兰F.克格尔等从人尿得到生长素的结晶,经鉴定为吲哚乙酸。促进橡胶树漆树等排出乳汁。在植物中,则吲哚乙酸通过酶促反应从色氨酸合成。十字花科植物中合成吲哚乙酸的前体为吲哚乙腈,西葫芦中有相当多的吲哚乙醇,也可转变为吲哚乙酸。已合成的生长素又可被植物体内的酶或外界的光所分解,因而处于不断的合成与分解之中。

生长素在低等和高等植物中普遍存在。并使细胞膜的透性增加,在高等植物体内,乙烯可以促进RNA和蛋白质的合成,生长素主要集中在幼嫩、正生长的部位,如禾谷类的胚芽鞘,它的产生具有“自促作用”,双子叶植物的茎顶端、幼叶、花粉和子房以及正在生长的果实、种子等;衰老器官中含量极少。 用胚芽鞘切段证明植物体内的生长素通常只能从植物的上端向下端运输,而不能相反。这种运输方式称为极性运输,能以远快于扩散的速度进行。但从外部施用的生长素类药剂的运输方向则随施用部位和浓度而定,如根部吸收的生长素可随蒸腾流上升到地上幼嫩部位。

低浓度的生长素有促进器官伸长的作用。从而可减少蒸腾失水。超过最适浓度时由于会导致乙烯产生,生长的促进作用下降,甚至反会转为抑制。不同器官对生长素的反应不同,根最敏感,芽次之,茎的敏感性最差。种子中较高的脱落酸含量是种子休眠的主要原因。生长素能促进细胞伸长的主要原因,在于它能使细胞壁环境酸化、水解酶的活性增加,从而使细胞壁的结构松弛、可塑性增加,有利于细胞体积增大。因此是一种生长抑制剂,生长素还能促进RNA和蛋白质的合成,促进细胞的分裂与分化。它的作用在于抑制RNA和蛋白质的合成,对于维持顶端优势、促进果实发育,通常在衰老的器官或组织中的含量比在幼嫩部分中的多。生长素也有重要作用。脱落酸存在于植物的叶、休眠芽、成熟种子中。

吲哚乙酸可以人工合成。生产上使用的是人工合成的类似生长素的物质如吲哚丙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、2,4-滴、4-碘苯氧乙酸等,可用于防止脱落、促进单性结实、疏花疏果、插条生根、防止马薯发芽等方面。愈伤组织容易生芽;反之容易生根。2,在组织培养中当它们的含量大于生长素时,4-滴曾被用做选择性除草剂。细胞分裂素还可促进芽的分化。

植物激素-赤霉素 

年日本黑泽在水稻恶苗病的研究中,发现感病稻苗的徒长和*化现象与赤霉菌(Gibberellafujikuroi)有关。年薮田和住木从赤霉菌的分泌物中分离出了有生理活性的物质,定名为赤霉素(GA)。从50年代开始,英、美的科学工作者对赤霉素进行了研究,现已从赤霉菌和高等植物中分离出60多种赤霉素,分别被命名为GA1,GA2等。以后从植物中发现有十多种细胞分裂素,赤霉素广泛存在于菌类、藻类、蕨类、裸子植物及被子植物中。商品生产的赤霉素是GA3、GA4和GA7。GA3又称赤霉酸,是最早分离、鉴定出来的赤霉素,分子式为C19H22O6。即6-呋喃氨基嘌呤。 高等植物中的赤霉素主要存在于幼根、幼叶、幼嫩种子和果实等部位,由甲羟戊酸经贝壳杉烯等中间物合成。后证明其中含有一种能诱导细胞分裂的成分,赤霉素在植物体内运输时无极性,通常由木质部向上运输,由韧皮部向下或双向运输。赤霉素最显著的效应是促进植物茎伸长。无合成赤霉素的遗传基因的矮生品种,用赤霉素处理可以明显地引起茎秆伸长。目前在啤酒工业上多用赤霉素促进a-淀粉酶的产生,赤霉素也促进禾本科植物叶的伸长。在蔬菜生产上,常用赤霉素来提高茎叶用蔬菜的产量。一些需低温和长日照才能开花的二年生植物,干种子吸水后,用赤霉素处理可以代替低温作用,使之在第1年开花。赤霉素还可促进果实发育和单性结实,打破块茎和种子的休眠,促进发芽。干种子吸水后,胚中产生的赤霉素能诱导糊粉层内a-淀粉酶的合成和其他水解酶活性的增加,常用赤霉素来提高茎叶用蔬菜的产量。促使淀粉水解,在蔬菜生产上,加速种子发芽。赤霉素也促进禾本科植物叶的伸长。目前在啤酒工业上多用赤霉素促进a-淀粉酶的产生,避免大麦种子由于发芽而造成的大量有机物消耗,从而节约成本。

植物激素-细胞分裂素

这种物质的发现是从激动素的发现开始的。由韧皮部向下或双向运输。年美国人F.斯库格等在烟草髓部组织培养中偶然发现培养基中加入从变质鲱鱼精子提取的DNA,可促进烟草愈伤组织强烈生长。后证明其中含有一种能诱导细胞分裂的成分,称为激动素, 高等植物中的赤霉素主要存在于幼根、幼叶、幼嫩种子和果实等部位,即6-呋喃氨基嘌呤。它在植物中并不存在。但后来发现植物中存在其他具有促进细胞分裂作用的物质,GA3又称赤霉酸,总称为细胞分裂素。第一个天然细胞分裂素是年D.S.莱瑟姆等从未成熟的玉米种子中分离出来的玉米素。以后从植物中发现有十多种细胞分裂素,GA2等。都是腺嘌呤的衍生物。

高等植物细胞分裂素存在于植物的根、叶、种子、果实等部位。根尖合成的细胞分裂素可向上运到茎叶,但在未成熟的果实、种子中也有细胞分裂素形成。细胞分裂素的主要生理作用是促进细胞分裂和防止叶子衰老。定名为赤霉素(GA)。绿色植物叶子衰老变*是由于其中的蛋白质和叶绿素分解;而细胞分裂素可维持蛋白质的合成,从而使叶片保持绿色,发现感病稻苗的徒长和*化现象与赤霉菌(Gibberellafujikuroi)有关。延长其寿命。细胞分裂素还可促进芽的分化。在组织培养中当它们的含量大于生长素时,愈伤组织容易生芽;反之容易生根。可用于防止脱落、促进单性结实、疏花疏果、插条生根、防止马铃薯发芽等方面。

人工合成的细胞分裂素苄基腺嘌呤常用于防止莴苣、芹菜、甘蓝等在贮存期间衰老变质。有4-滴、4-碘苯氧乙酸等.

植物激素-脱落酸

60年代初美国人F.T.阿迪科特和英国人P.F.韦尔林分别从脱落的棉花幼果和桦树叶中分离出脱落酸,其分子式为C15H20O4。脱落酸存在于植物的叶、休眠芽、成熟种子中。生长素也有重要作用。通常在衰老的器官或组织中的含量比在幼嫩部分中的多。它的作用在于抑制RNA和蛋白质的合成,从而抑制茎和侧芽生长,因此是一种生长抑制剂,有利于细胞体积增大。与赤霉素有拮抗作用。脱落酸通过促进离层的形成而促进叶柄的脱落,在于它能使细胞壁环境酸化、水解酶的活性增加,还能促进芽和种子休眠。种子中较高的脱落酸含量是种子休眠的主要原因。经层积处理的桃、红松等种子,芽次之,因其中的脱落酸含量减少而易于萌发,脱落酸也与叶片气孔的开闭有关。小麦叶片干旱时,保卫细胞内脱落酸含量增加,气孔就关闭,从而可减少蒸腾失水。根尖的向重力性运动与脱落酸的分布有关。

植物激素-乙烯

早在20世纪初就发现用煤气灯照明时有一种气体能促进绿色柠檬变*而成熟,这种气体就是乙烯。但直至60年代初期用气相层析仪从未成熟的果实中检测出极微量的乙烯后,乙烯才被列为植物激素。而不能相反。乙烯广泛存在于植物的各种组织、器官中,是由蛋氨酸在供氧充足的条件下转化而成的。它的产生具有“自促作用”,即乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生。乙烯可以促进RNA和蛋白质的合成,在高等植物体内,并使细胞膜的透性增加,生长素在低等和高等植物中普遍存在。加速呼吸作用。因而果实中乙烯含量增加时,已合成的生长素又可被植物体内的酶或外界的光所分解,可促进其中有机物质的转化,加速成熟。乙烯也有促进器官脱落和衰老的作用。用乙烯处理*化幼苗茎可使茎加粗和叶柄偏上生长。则吲哚乙酸通过酶促反应从色氨酸合成。乙烯还可使瓜类植物雌花增多,在植物中,促进橡胶树、漆树等排出乳汁。乙烯是气体,年荷兰F.克格尔等从人尿得到生长素的结晶,在田间应用不方便。它正是引起胚芽鞘伸长的物质。一种能释放乙烯的液体化合物2-氯乙基膦酸(商品名乙烯利)已广泛应用于果实催熟、棉花采收前脱叶和促进棉铃开裂吐絮、刺激橡胶乳汁分泌、水稻矮化、增加瓜类雌花及促进菠萝开花等。

植物激素-油菜素甾醇

油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)是最近新确认的植物激素,被称为继生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯之后的第六大激素。甾体长期以来被当做是多细胞动物的激素,直到年代,植物中甾体分子的激素活性才被发现——一种从油菜(Brassicanapus)花粉中提取的促进生长的物质鉴定为甾体化合物,并命名为油菜素内酯(brassinolide,BL)。从此以后,具有与BL相似结构和活性的甾体分子不断被发现,统称为油菜素甾醇(brassinosteroids,BRs)。外源BR处理能够引发多种生理和发育上的反应,利用模式生物拟南芥(Arabidopsisthaliana)中鉴定出BR缺失和BR不敏感突变体,发现了BR在发育中的功能。这些突变体表现出了许多生长缺陷,包括矮小、叶暗绿、开花延迟、雄性不育和全黑暗情况下的光形态建成。现在BR已被当做是广泛调控发育过程和生理过程如细胞伸长、维管分化、根生长、对光的反应、抗逆、衰老等的基本激素之一。

植物激素-其他植物生长调节分子

其他的包括与抗病相关的水杨酸、与抗虫相关茉莉酸、控制顶端优势和测端分支的独脚金甾醇(分支素)以及多胺类、一些小肽分子如CLV等。

植物激素对生长发育和生理过程的调节作用,往往不是某一种植物激素的单独效果。能传到茎的伸长区引起弯曲。由于植物体内各种内源激素间可以发生增效或拮抗作用,只有各种激素的协调配合,才能保证植物的正常生长发育。已知的植物激素主要有以下6类:生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和油菜素甾醇。

植物激素-植物生长抑制素

它能使茎或枝条的细胞分裂和伸长速度减慢,抑制植株及枝条加长生长。主要有以下几种:[1]b9又叫必久,b,有抑制生长,促进花芽分化,提高抗寒能力,减少生理病害等作用。[2]矮壮素,(ccc)又叫三西,碌化碌代胆碱。纯品为白色结晶,易溶于水,是人工合成的生长延缓剂。它抑制伸长,但不抑制细胞分裂,使植株变矮,茎杆变粗,节间变短,叶色深绿。[3]脱落酸,(ABA)是植物体内存在的一种天然抑制剂,广泛存在于植物器官组织中。在将要脱落和休眠的组织器官中含量更高,它与生长素,赤霉素,细胞分裂素的作用是对抗的。它有抑制萌芽和枝条生长提早结束生长的,增强抗寒能力及延长种子休眠等作用。[4]青鲜素(mh)又叫抑芽丹,纯品为白色结晶,微溶于水。它有抑制细胞分裂和伸长提早结束生长,促进枝条成熟,提高抗寒能力等作用。[5]整性素又叫形态素,抑制生长,对抑制发芽作用更为明显,可使植株矮化,破坏顶端优势,促进花芽分化,促进离层形成,抑制植物体内赤霉素的合成等。

植物激素-植物的激素调节


  1、向性运动:是植物体受到单一方向的外界刺激(如光、重力等)而引起的定向运动。
  2、感性运动:由没有一定方向性的外界刺激(如光暗转变、触摸等)而引起的局部运动,外界刺激的方向与感性运动的方向无关。
  3、激素的特点:①量微而生理作用显着;②其作用缓慢而持久。激素包括植物激素和动物激素。植物激素:植物体内合成的、从产生部位运到作用部位,并对植物体的生命活动产生显着调节作用的微量有机物;动物激素:存在动物体内,产生和分泌激素的器官称为内分泌腺,内分泌腺为无管腺,动物激素是由循环系统,通过体液传递至各细胞,并产生生理效应的。
  4、胚芽鞘:单子叶植物胚芽外的锥形套状物。胚芽鞘为胚体的第一片叶,有保护胚芽中更幼小的叶和生长锥的作用。胚芽鞘分为胚芽鞘的尖端和胚芽鞘的下部,胚芽鞘的尖端是产生生长素和感受单侧光刺激的部位和胚芽鞘的下部,胚芽鞘下面的部分是发生弯曲的部位。
  5、琼脂:能携带和传送生长素的作用;云母片是生长素不能穿过的。
  6、生长素的横向运输:发生在胚芽鞘的尖端,单侧光刺激胚芽鞘的尖端,会使生长素在胚芽鞘的尖端发生从向光一侧向背光一侧的运输,从而使生长素在胚芽鞘的尖端背光一侧生长素分布多。
  7、生长素的竖直向下运输:生长素从胚芽鞘的尖端竖直向胚芽鞘下面的部分的运输。
  8、生长素对植物生长影响的两重性:这与生长素的浓度高低和植物器官的种类等有关。一般说,低浓度范围内促进生长,高浓度范围内抑制生长。
  9、顶端优势:植物的顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现象。由于顶芽产生的生长素向下运输,大量地积累在侧芽部位,使这里的生长素浓度过高,从而使侧芽的生长受到抑制的缘故。解出方法为:摘掉顶芽。顶端优势的原理在农业生产实践中应用的实例是棉花摘心。
  10、无籽番茄(*瓜、辣椒等):在没有受粉的番茄(*瓜、辣椒等)雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液可获得无籽果实。要想没有授粉,就必须在花蕾期进行,因番茄的花是两性花,会自花传粉,所以还必须去掉雄蕊,来阻止传粉和受精的发生。无籽番茄体细胞的染色体数目为2N。

相关知识
  1、生长素的发现:(1)达尔文实验过程:A单侧光照、胚芽鞘向光弯曲;B单侧光照去掉尖端的胚芽鞘,不生长也不弯曲;C单侧光照尖端罩有锡箔小帽的胚芽鞘,胚芽鞘直立生长;单侧光照胚芽鞘尖端仍然向光生长。——达尔文对实验结果的认识:胚芽鞘尖端可能产生了某种物质,能在单侧光照条件下影响胚芽鞘的生长。(2)温特实验:A把放过尖端的琼脂小块,放在去掉尖端的胚芽鞘切面的一侧,胚芽鞘向对侧弯曲生长;B把未放过尖端的琼脂小块,放在去掉尖端的胚芽鞘切面的一侧,胚芽鞘不生长不弯曲。——温特实验结论:胚芽鞘尖端产生了某种物质,并运到尖端下部促使某些部分生长。(3)郭葛结论:分离出此物质,经鉴定是吲哚乙酸,因能促进生长,故取名为“生长素”。
  2、生长素的产生、分布和运输:成分是吲哚乙酸,生长素是在尖端(分生组织)产生的,合成不需要光照,运输方式是主动运输,生长素只能从形态学上端运往下端(如胚芽鞘的尖端向下运输,顶芽向侧芽运输),而不能反向进行。在进行极性运输的同时,生长素还可作一定程度的横向运输。
  3、生长素的作用:a、两重性:对于植物同一器官而言,低浓度的生长素促进生长,高浓度的生长素抑制生长。浓度的高低是以生长素的最适浓度划分的,低于最适浓度为“低浓度”,高于最适浓度为“高浓度”。在低浓度范围内,浓度越高,促进生长的效果越明显;在高浓度范围内,浓度越高,对生长的抑制作用越大。b、同一株植物的不同器官对生长素浓度的反应不同:根、芽、茎最适生长素浓度分别为10-10、10-8、10-4(mol/L)。
  4、生长素类似物的应用:a、在低浓度范围内:促进扦插枝条生根----用一定浓度的生长素类似物溶液浸泡不易生根的枝条,可促进枝条生根成活;促进果实发育;防止落花落果。b、在高浓度范围内,可以作为锄草剂。5、果实由子房发育而成,发育中需要生长素促进,而生长素来自正在发育着的种子。
  5、赤霉素、细胞分裂素(分布在正在分裂的部位,促进细胞分裂和组织分化)、脱落酸和乙烯(分布在成熟的组织中,促进果实成熟)。
  6、植物的一生,是受到多种激素相互作用来调控的。

功能性肥料,其实就是围绕植物内源激素在作文章,功能性肥料里面虽然不含任何人工合成激素,但是通过已知的矿物质元素相互调剂,再加一螯合,更能促进内源性激素的产生和衰减,从而达到让作物抗逆性强,产量高,遗传基因表达明显。

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