内容正文:
第2节 其他植物激素
引起水稻恶苗病可能的原因:
①赤霉菌本身引起的。
②赤霉菌产生某种化学物质引起的。
如何验证?
将赤霉菌培养基的滤液喷洒到健康水稻幼苗上
→没有感染赤霉菌,却有恶苗病的症状。
资料1:1926年
赤霉菌
水稻
感染
恶苗病(植株疯长,结实率降低)
导致
水稻恶苗病植株(左)
与正常植株(右)
一、赤霉素的发现历程
恶苗病在水稻生长发育的各个阶段都可发生。带菌种子是水稻恶苗病的主要侵染来源,病菌以分生孢子附着于种子表面或以菌丝体在种子内部越冬。防治恶苗病的关键措施是建立无病留种田并对种子进行处理,同时要加强栽培管理,妥善处理病稻草。
问题1:根据上述资料,能否确认赤霉素是植物激素?说明理由。
不能。因为植物激素是植物自身产生的,
还没有证实植物自身能合成这种物质。
资料2:1935年,科学家从赤霉菌培养基滤液中分离出致使水稻患恶苗病的物质——赤霉素(GA),
资料3:20世纪50年代,科学家从赤霉菌培养液中分离和鉴定了可导致水稻患恶苗病的三种不同的赤霉素,分别命名为GA1、GA2、GA3。
一、赤霉素的发现历程
终于,
我们确认植物体内可以产生赤霉素,这种物质属于植物激素。
资料4: 1958年,人们从红花菜豆未成熟的种子中提纯了赤霉素GA1。后来又陆续发现了植物体内有多种赤霉素。
一、赤霉素的发现历程
激素名称 主要合成部位 生理作用
生长素
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
油菜素内酯
二、其他植物激素的种类和作用
请同学们阅读课本97页,找出赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸等植物激素的合成部位和主要生理作用,完成以下表格。
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
合成部位
幼芽
幼根
未成熟的种子
主要作用
①促进细胞伸长,从而引起植株增高
赤霉素缺陷、施用赤霉素可以修复缺陷
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①促进细胞伸长,从而引起植株增高
②促进细胞分裂与分化
赤霉素缺陷、施用赤霉素可以修复缺陷
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①促进细胞伸长,从而引起植株增高
②促进细胞分裂与分化
③促进种子萌发、开花和果实发育
赤霉素缺陷、施用赤霉素可修复缺陷
分布:大多集中在生长旺盛的部位 , 如茎端、嫩叶、果实和种子
原因:刚收获的马铃薯要有一定的休眠期,在度过休眠期以后才能萌发,
【联系实际】
农业上利用赤霉素促进果实发育,提高果实产量。
刚收获的马铃薯,种到土里为什么不能发芽?如何解决这一问题?
用赤霉素处理马铃薯块茎,解除它的休眠,
→促进种子萌发、开花和果实发育。
→可以解除休眠、促进种子萌发
如打破马铃薯、人参种子的休眠;促进苋、芹菜等的营养生长,增加产量。
→促进矮生植物长高
刚收获的马铃薯块茎,种到土里不能萌发,原因是刚刚收获的马铃薯要有一定的休眠期,在度过休眠期以后才能萌发,如果用赤霉素处理马铃薯块茎,则能解除它的休眠,提早用来播种。
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
合成部位
根尖
主要作用
①促进细胞分裂
能促进有丝分裂所需蛋白质的合成
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①促进细胞分裂
能促进有丝分裂所需蛋白质的合成
②促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成。
延缓叶片衰老(蔬菜保鲜)
分布:主要分布于进行旺盛分裂的部位如茎尖、 根尖、未成熟的种子、生长着的果实。
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
合成部位
主要作用
①抑制细胞分裂
根冠
萎蔫的叶片
抑制
成熟区
伸长区
根冠
分生区
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①抑制细胞分裂
抑制
②促进气孔关闭
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①抑制细胞分裂
抑制
②促进气孔关闭
③促进叶和果实的衰老和脱落
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①抑制细胞分裂
抑制
②促进气孔关闭
③促进叶和果实的衰老和脱落
④维持种子休眠
分布:将要脱落的器官和组织中含量多
【联系实际】树叶脱落、果实脱落是对植物是有利还是不利?
冬天,脱落酸引起落叶可减少散热,使果树能够顺利过冬。
秋天,果实成熟后脱落入地有利于种子的休眠和萌发。
在自然界中存在这样一种现象,小麦,玉米在即将成熟时,如果经历持续一段时间的干热之后,由于大雨的天气,种子就容易在穗上发芽。
思考:请尝试对此现象进行解释(提示:研究表明,脱落酸在高温条件下容易降解)。
①脱落酸能促进种子休眠,抑制发芽。
②持续高温——种子中脱落酸降解——种子不休眠
③大雨——为种子提供萌发所需的水分,于是种子萌发。
拓展应用—教材P99拓展应用
判断:经历干热天气,小麦种子会出现“穗上发芽”现象。( )
√
我国宋元时期某著作中写道:
“红柿摘下未熟,每篮用木瓜两三枚放入,得气即发,并无涩味。”这种“气”究竟是什么呢?人们一直不明白。到20世纪60年代,气相层析技术的应用使人们终于弄清楚,是成熟果实释放出的乙烯促进了其他果实的成熟。
“木瓜”催熟柿子
【乙烯的发现】
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
合成部位
主要作用
①促进果实成熟
植物体各个部位。
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①促进果实成熟
②促进开花
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
主要作用
①促进果实成熟
②促进开花
③促进叶、花、果实脱落
思考:乙烯既能促进开花,又能促进花的脱落,这样的说法矛盾吗?为什么?
不矛盾,因为乙烯在不同发育阶段所起的作用不同。在开花前促进开花,在开花后抑制开花
联系实际:p99
人们常说,一个烂苹果会糟蹋一筐好苹果;社会上也有“坏苹果法则”“坏苹果理论”。请你结合本章所学,谈谈对这些话的理解。
一个烂苹果会糟蹋一筐好苹果,其中的科学道理是乙烯能促进果实成熟。由此引申出的“坏苹果法则”,则是一种类比思维。
合成部位:
主要作用:
油菜素内酯
第六类植物激素
促进茎、叶细胞的扩展和分裂;
促进花粉管生长、种子萌发等。
植物体内
SZ-LWH
SZ-LWH
一、其他植物激素的种类和作用
油菜素内酯简介
20世纪30-40年代,科学家们就已注意到,某些植物的花粉提取物能促进植物生长。1970年,科学家从油菜花粉中提取出一种具有极高生物活性的物质,这种未鉴定的物质被命名为油菜素(brassin);1979年,科学家利用蜜蜂采集了227kg油菜花粉,从中提纯出极少量的油菜素,再用仪器进行分析,最终确定了它的结构并将其定名为油菜素内酯(图5-4)。随后,人们又从很多其他植物中分离出了不同的植物甾醇,它们统称为油菜素甾醇。油菜素甾醇是一类含多羟基的甾醇类激素,其中油菜素内酯是在植物中分布最广且活性最高的一种。
目前,在一些被子植物、裸子植物、苔藓、藻类和蕨类植物中都已发现油菜素甾醇,它存在于植物的花粉、种子、叶片、根、茎和花冠中,而花粉、未成熟的种子和根可能是其合成位点。油菜素内酯对细胞分裂和细胞伸长、木质部导管分化、花粉管伸长及种子萌发都有促进作用,对根系生长和叶片脱落有抑制作用,还能影响植物向地性和光形态建成,增强植物的抗逆性。
各种植物激素的合成部位及生理作用
激素名称 主要合成部位 生理作用
生长素
赤霉素
细胞分裂素
脱落酸
乙烯
幼芽、幼根、未成熟的种子
①促进细胞伸长,从而引起植株增高;
②促进细胞分裂与分化;
③促进种子萌发、开花和果实发育。
根尖
①促进细胞分裂;
②促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成。
根冠、
萎蔫的叶片
①抑制细胞分裂;②促进气孔关闭;
③促进叶和果实的衰老和脱落;④维持种子休眠。
植物各个部位
①促进果实成熟;②促进开花;
③促进叶、花、果实脱落;
芽、幼嫩的叶、发育中的种子
①促进细胞伸长生长,诱导细胞分化;
②影响花、叶、果实的发育。
【辨析】果实发育和果实成熟
生长素、赤霉素
乙烯
果实发育:子房→果实,长大;
果实成熟:涩果→熟果, 含糖量、 口味等变化
促进果实发育≠促进果实的成熟
(1)油菜素内酯这种植物激素能促进茎、叶细胞的扩展和分裂等( )
(2)脱落酸能抑制细胞分裂,促进气孔关闭( )
(3)赤霉菌能产生促进植株增高的植物激素——赤霉素( )
√
√
×
判断正误
植物激素在植物内的含量微少,
但在调节植物生长发育的作用却非常重要。
p97
植物激素对植物生长发育的调控,
是通过调控细胞分裂、细胞伸长、
细胞分化和细胞死亡实现的。
(微量和高效)
氧化产物
抑制
分解
三、植物激素之间的相互作用
例1、促进植物生长:细胞分裂素和生长素
细胞伸长
细胞体积增大
促进
生长素
细胞分裂素
细胞分裂
细胞数目增多
促进
协同促进
核分裂
质分裂
例2、促进细胞伸长:生长素和赤霉素。
细胞伸长生长
色氨酸
促进
转变
赤霉素
生长素
1、植物激素间——协同作用
例3:水稻种子从萌发到结种子完整的生活史
2、有些植物激素间——相抗衡作用
三、植物激素之间的相互作用
例4:果实生长发育:生长素浓度升高到一定值时,会促进乙烯合成;乙烯含量的升高,反过来抑制生长素的作用。
生长素浓度低
细胞伸长生长
生长素浓度高
乙烯含量增加
促进
促进
抑制
抑制
促进
成熟
果实中成分、营养物质的变化、积累
果实各个器官分化、体积增大
三、植物激素之间的相互作用
3.植物激素间——反馈作用
由上可知:不同激素在代谢上还存在着相互作用。(协同作用、相抗衡作用、反馈作用)
不同激素在代谢上存在相互作用
低浓度生长素促进__________,当生长素浓度升高到一定值时,就会促进__________;_____含量的升高,反过来会____生长素的作用。
细胞的伸长
乙烯的合成
乙烯
抑制
高浓度生长素抑制生长很有可能是通过乙烯起作用的
ACC合成酶基因是一种合成ACC合成酶的基因,该基因作为乙烯合成途径中的一个重要基因,其转录后翻译产物ACC合成酶,用于催化有甲硫氨酸转化而成的S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine, SAM)转化为5'-甲硫腺苷(5'-methylthioadenosine, MTA)和氨基环丙烷羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC),ACC用于进一步合成乙稀,因而对乙烯生物合成具有重要的调控作用。
不同植物激素之间合成、代谢和运输的相互影响
一些植物激素的合成与代谢会通过前体、代谢酶等因素相互影响。例如,甲瓦龙酸是赤霉素、细胞分裂素和脱落酸这三种植物激素合成的前体,在不同的条件下,它的中间产物会转变为不同的激素:在长日照条件下形成赤霉素,在短日照条件下形成脱落酸。在根中,生长素通过上调相关基因的表达来促进细胞分裂素的合成,而细胞分裂素通过调节生长素氧化酶来影响生长素的代谢。油菜素内酯可以提高乙烯生物合成限速酶的稳定性,进而增加乙烯的生物合成,而细胞分裂素又可以增强此效应。乙烯、细胞分裂素、赤霉素等激素都能调控生长素的运输,其主要作用机制是改变编码生长素转运蛋白的基因表达等。
33
细胞分裂
植物生长
果实发育
生长素、细胞分裂素
种子萌发
果实成熟
油菜素内酯、细胞分裂素、赤霉素
生长素、赤霉素
乙烯、脱落酸
生长素、细胞分裂素、赤霉素
细胞分裂
细胞伸长
脱落酸、细胞分裂素
器官脱落
脱落酸、赤霉素
生长素、脱落酸
乙烯、脱落酸
生长素、乙烯
种子萌发
性别分化
协同作用
相抗衡作用
各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同
调控植物的生长发育和对环境的适应。
三、植物激素之间的相互作用
植物激素间作用小结
雄花
雌花
脱落酸
较低
赤霉素
较高
实例:黄瓜的雌花和雄花
3、植物各器官中同时存在多种植物激素,决定器官生长、发育的,往往不是某种激素的绝对含量,而是不同激素的相对含量。
实例:植物组织培养诱导愈伤组织分化
生长素
细胞分裂素
较高→有利于分化形成根
较低→有利于分化形成芽
三、植物激素之间的相互作用
4、在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,
花瓣脱落
果实形成
果实膨大
果实逐渐成熟
果实完全成熟
1
2
3
4
20
22
24
26
28
30
32
34
乙烯相对含量
开花后天数/d
草莓果实发育和成熟过程中乙烯含量的动态变化
高,促进开花
较高,促进花瓣脱落,有利于雌蕊膨大发育果实
低,有利于果实发育
高,促进果实成熟和脱落
三、植物激素之间的相互作用
某种激素的含量会发生变化。
思考:过程中某种激素的动态变化的原因是什么?
5、在植物生长发育过程中,不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。
在猕猴桃果实的发育过程中,细胞分裂素、生长素、赤霉素、脱落酸等激素的含量会像接力一样按照次序出现高峰,调节着果实的发育和成熟。
根本原因:是基因适时选择性表达的结果/基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果.
三、植物激素之间的相互作用
根本原因是?
①生长素、细胞分裂素和赤霉素的含量如何变化?这种变化有什么意义?
先升高后降低, 前期含量升高的意义是这些激素能较好的促进果实的生长和膨大。
后期含量处于低水平有利于果实成熟。
②脱落酸在果实发育的过程中含量如何变化?能起到什么作用?
脱落酸在开花初期含量较高,其能促进花瓣的脱落,有利于果实的发育。
后期含量升高,有利于果实的成熟、衰老和脱落。
一种植物激素可影响植物生长发育的多个过程,而某一个生理过程往往是多种激素共同作用的结果。不同的植物激素对同一个生理过程可能存在协同作用,也可能作用相反。例如,油菜素内酯与生长素协同调节着细胞伸展和分裂、根的向地性等,而细胞分裂素和生长素在调控根的发育时作用相抗衡。
激素之间的比值也对许多生理过程产生影响。例如,细胞分裂素与生长素的比值影响组织培养中愈伤组织的分化,赤霉素与乙烯的比值调控着瓜类性别分化,赤霉素与脱落酸的比值影响淀粉酶基因表达。
植物激素对生长发育的调控还具有一定的顺序性。一般而言,在种子的发育过程中,早期细胞分裂素水平高,此时细胞分裂的速率最高;随着种子进入快速生长期,细胞分裂素水平下降而赤霉素和生长素水平上升,此时几乎没有脱落酸;进入后期,赤霉素和生长素水平下降而脱落酸水平开始上升,种子长到最大时脱落酸水平也最高。
不同植物激素之间生理作用的相互影响
4. 植物的生长发育和适应环境变化的过程中,某种激素的含量会发生变化。
2. 各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。
1. 不同激素在代谢上还存在着相互作用。
3. 决定器官生长发育的是不同植物激素的相对含量。
5. 在植物生长发育过程中,不同种植物激素的调节还往往表现出一定的顺序性。
总结:植物激素对生命活动的调节的特点
三、植物激素之间的相互作用
总之,植物的生长、发育,是由多种激素相互作用形成的调节网络调控的。
课堂小结
1.某植物种子成熟后需经低温储藏才能萌发,为探究其原因,检测了该种子中的两种植物激素在低温储藏过程中的含量变化,结果如图所示。请分析回答下列问题:
(1)推测植物激素a、b分别是哪种激素?为什么?
提示:推测激素a表示赤霉素,激素b表示脱落酸。
植物激素中赤霉素可促进种子萌发,故种子在低温储藏时其含量逐渐升高;脱落酸可维持种子休眠,故种子在低温储藏时其含量逐渐下降。
赤霉素
脱落酸
C
2、 赤霉素具有促进植物茎秆伸长的作用,其作用机理如下图所示。遗传学研究表明,赤霉素对矮生玉米的作用效果明显,而对正常株高玉米的作用效果不明显。下列分析错误的是( )
A.图中的a过程表示促进,b过程表示抑制
B.图中的c过程可能是促进,也可能是抑制
C.缺乏赤霉素的植物体无法完成生长素的合成
D.控制玉米茎秆高度的基因可能与赤霉素的合成代谢有关
控制玉米茎秆高度的基因可能与赤霉素的合成代谢有关,通过控制赤霉素的合成,来影响生长素的合成量,进而影响细胞伸长,控制茎秆高度
拓展应用
3、在早春低温时为了让水稻种子早发芽,稻农常将种子置于流动的河流或溪水中浸泡一段时间。这种做法与下列哪种激素变化的相关性最大?请尝试对此现象进行解释。
提示:脱落酸是最重要的生长抑制剂,能维持种子休眠,抑制发芽;脱落酸被洗掉,解除其抑制作用后种子才能发芽。
【练习与应用】
一、概念检测
1.运用植物激素的相关知识,判断下列说法是否正确。
(1)赤霉素决定细胞的分化。 ( )
(2)脱落酸促进果实和叶脱落。( )
(3)细胞分裂素促进细胞伸长。( )
2.生长素和乙烯都在植物生命活动调节中起重要作用。以下相关叙述,正确的是 ( )
A. 植物体内生长素含量会影响乙烯的合成
B. 生长素促进植物生长,乙烯促进果实发育
C. 生长素是植物自身合成的,乙烯是植物从环境中吸收的
D. 生长素在植物体内广泛分布,乙烯只分布在成熟果实中
√
×
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