内容正文:
第五章 植物生命活动的调节
第2节其他植物激素
其他植物激素是如何被人们发现的呢?我们以赤霉素的发现为例进行学习。
生长素
细胞分裂素
赤霉素
脱落酸
乙烯
植物激素的种类
植物激素的种类
油菜素内酯
除乙烯外,在猕猴桃整个生长发育过程中,生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、油菜素内酯等植物激素都发挥了重要的调节作用,生长素的作用在第一节课已经进行了学习,今天我们就来学习除生长素之外的其他植物激素的主要合成部位和生理功能。
温故知新:生长素
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
(1)细胞水平上
促进细胞伸长生长、诱导细胞分化等作用
(2)器官水平上
影响器官的生长、发育,如促进侧根和不定根的发生,影响花、叶和果实发育等。
低促-过高抑
除草剂、促进扦插枝条生根、棉花保铃、培育无子番茄。
无子果实
胚珠
无种子
雌蕊
未受粉
子房壁
果皮
生长素溶液或赤霉素
人工合成
花蕾期
去雄
喷洒生长素类似物
4.应用
1.主要合成部位
2.主要作用
3.生长素的作用特点:
3
一、 其他植物激素的种类和作用
1. 赤霉素
①水稻恶苗病的研究
1926年
赤霉菌培养基滤液
水稻幼苗
喷施
导致
恶苗病
赤霉菌
恶苗病(植株疯长,结实率降低)
水稻
感染
导致
导致水稻患恶苗病的不是赤霉菌菌体,而是赤霉菌产生的某种化学物质。
【思考】导致恶苗病的是赤霉菌菌体吗?
水稻恶苗病植株(左)与正常植株(右)
②提取赤霉素
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,命名为赤霉素(简称GA)。
20世纪50年代,科学家发现被子植物体内存在赤霉素。
科学家进一步研究发现赤霉素在植物体中普遍存在,并包括很多种。
③确定赤霉素是一种植物激素
(1)合成部位:
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。
(2)主要作用:
幼芽、幼根和未成熟的种子
1.赤霉素(GA)
喷施赤霉素植株( A)与对照( B)
分分长,发发花
赤霉素研究成果的应用: 农业第一次绿色革命,矮生水稻和小麦的推广解决了粮食危机,二者均是赤霉素合成量下降或者不敏感突变体。
2.细胞分裂素(CTK)
(1)合成部位:
主要是根尖
(2)主要作用:
①促进细胞分裂
②促进芽的分化、侧枝发育、
延缓叶片衰老(蔬菜保鲜)
细胞分裂素处理部位
③促进叶绿素合成、延缓衰老
侧枝发育,分分绿
细胞分裂素能促进气孔开放,通过促进细胞分裂,促进侧芽发育打破顶端优势
(1)合成部位:
①促进果实成熟
(2)主要作用:
②促进开花
③促进叶、花、果实脱落
植物体各个部位
3.乙烯(ETH)
常温下为气体
对比生长素/赤霉素:促进果实 ? 。
发育
花落果熟
在我国宋元时期某著作中写道:红柿未熟,每篮用木瓜两三枚放入,得气即发,并无涩味。乙烯能促进细胞衰老
果实的发育和成熟过程有什么不同?
小青苹果
大青苹果
大红苹果
发育
成熟
发育:子房→果实,长大,体积变大;
成熟:涩果→熟果,含糖量、口味等变化
乙烯既能促进开花,又能促进花的脱落,这样的说法矛盾吗?
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。
3.乙烯(ETH)
促进果实发育≠促进果实的成熟
【问题探讨】
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。
讨论:1.乙烯在植物体内能发挥什么作用?
2.在发挥作用时,乙烯的作用方式和生长素的有什么相似之处?
“木瓜”催熟柿子
都能从产生部位运输或扩散至作用部位,微量的物质就可以产生显著的影响。
促进果实成熟
(1)合成部位:
①抑制细胞分裂
(2)主要作用:
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
4.脱落酸(ABA)
根冠、萎蔫的叶片等
成熟区
伸长区
根冠
分生区
老脱抑分孔休眠
将要脱落的器官和组织中含量多,ABA有“逆境激素”之称,干旱可促进植物体内脱落酸(ABA)的合成。保卫细胞因侧壁较薄而内侧壁较厚,保卫细胞吸水时,细胞膨胀,细胞厚度增加,两细胞分离,气孔张开;保卫细胞失水时,细胞收缩,细胞厚度减小,两细胞并合,气孔闭合。
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
没有脱落酸——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。
【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。
(2)主要作用:
①促进茎、叶细胞的扩展和分裂
②促进花粉管生长、种子萌发等
——第六类植物激素
(1)合成部位:
植物体内
5.油菜素内酯(BA)
花粉管萌发
茎叶分展管萌发
科学家发现,除了上述五类植物激素,植物体内还有一些天然物质也起到调节生长发育的作用。其中,油莱素内酯已经被正式认定为第六类植物激素。
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
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。
主要是根尖
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、
萎蔫的叶片等
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。
植物体的各个部位
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影响器官的生长、发育。
①促进茎、叶细胞的扩展和分裂,
②促进花粉管生长、种子萌发等。
一、其它植物激素的种类和作用
二、植物激素调节植物生长发育
【相关信息】在菜豆未成熟的种子中,赤霉素含量较高,但也不到种子质量的亿分之一。1kg向日葵新鲜叶片中,只含有几微克细胞分裂素。
植物激素在体内含量虽微少,但在调节植物生长发育上作用却非常重要(微量和高效)
植物激素如何调控植物的生长发育?
植物
激素
特异性受体
信号转导
调控基因表达
植物生
长发育
细胞分裂
细胞伸长
细胞分化
细胞死亡
细胞分裂素
生长素
赤霉素
脱落酸
乙烯
芽、幼嫩的叶和发育中的种子
幼芽、幼根、未成熟的种子
主要是根尖
根冠、萎焉的叶片等
植物各个部位
低浓度促进生长,高浓度抑制生长
促进细胞伸长,从而引起植株增高;促进种子萌发和果实发育
促进细胞分裂
抑制细胞的分裂,促进叶和果实的衰老、脱落
促进果实成熟
激素种类
合成部位
作用
课堂检测
①促进细胞伸长的激素有: 。
②促进细胞分裂的激素: 。
③抑制细胞分裂的激素: 。
④诱导细胞分化的激素: 。
⑤促进种子萌发,打破种子休眠的激素: 。
⑥抑制种子萌发,维持种子休眠的激素: 。
⑦促进开花的激素: 。
⑧促进果实发育的激素: 。
⑨促进果实成熟的激素: 。
⑩促进叶、花、果实脱落的激素: 。
⑪促进气孔关闭的激素: 。
赤霉素、生长素
细胞分裂素、生长素、赤霉素
脱落酸
细胞分裂素、生长素、赤霉素
赤霉素
脱落酸
赤霉素、乙烯
生长素、赤霉素
乙烯、脱落酸
乙烯、脱落酸
脱落酸
植物激素的种类和作用
课堂检测
此处完全依照课本上的文字来记忆和对号入座。因为激素的作用很复杂。
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2.植物激素通常与其受体结合才能发挥生理作用。喷施某种植物激素,能使某种作物的矮生突变体长高。关于该矮生突变体矮生的原因,下列推测合理的是( )
A.赤霉素合成途径受阻 B.赤霉素受体合成受阻
C.脱落酸合成途径受阻 D.脱落酸受体合成受阻
A
(1)生长素和乙烯均能促进果实成熟( )
(2)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( )
(3)脱落酸能抑制细胞分裂,促进气孔关闭( )
(4)赤霉菌能产生促进植株增高的植物激素——赤霉素( )
×
√
√
×
1.辨析
课堂检测
3.下列叙述与植物激素作用无直接关系的是( )
A.肥田之法,种绿豆最佳,小豆、芝麻次之。(据《齐民要术》)
B.适时打顶去心,可促棉株开花结实。(据《农桑辑要》)
C.正月种白稻,五月收获后,根茬长新稻,九月又成熟。(据《广志》)
D.新摘未熟红柿,每篮放木瓜两三枚,得气即发,涩味尽失。
(据《格物粗谈》)
A
根瘤菌-固氮-提高土壤肥力,与植物激素无关;
打顶-解除顶端优势,与生长素有关;
根茬发芽长出新稻-与生长素有关,发育成熟-与多种植物激素有关;
木瓜能释放乙烯,乙烯能促进柿子的成熟;
课堂检测
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
三、 植物激素间的相互作用
1.在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。
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1.赤霉素与生长素的主要生理作用有什么相似之处?又有哪些不同?
思考.讨论: 不同植物激素作用的相关性
相同点:赤霉素和生长素都能起促进细胞伸长、诱导细胞分化,影响花、果实发育等作用。
不同点:赤霉素能促进细胞分裂、促进种子萌发的作用,而生长素不能。
2.脱落酸与生长素、赤霉素、细胞分裂素的生理作用有什么不同?
与另外几种植物激素不同的是,脱落酸往往表现出“抑制”作用。
3.赤霉素和乙烯的生理作用可能存在什么关系?
可能存在“对抗”关系。
生长素
促进
细胞伸长
细胞体积增大
细胞核分裂
促进
细胞质分裂
促进
细胞分裂素
共同促进
细胞分裂
细胞数目增加
植物生长
共同促进
色氨酸
生长素
细胞伸长
合成
赤霉素
促进
抑制
氧化产物
分解
①协同作用
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。
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促进细胞分裂
促进植物生长
促进果实发育
促进果实成熟
促进种子萌发
生长素、细胞分裂素、赤霉素
生长素、赤霉素、细胞分裂素
生长素、赤霉素、细胞分裂素
乙烯、脱落酸
赤霉素、细胞分裂素与油菜素内酯
①协同作用
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细胞分裂
脱落酸
(-)
生长素
细胞分裂素
(+)
赤霉素
细胞分裂素
(+)
种子萌发
脱落酸
(-)
脱落酸
赤霉素
相抗衡
脱落酸
抑制
促进
种子萌发
赤霉素
②抗衡作用
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②抗衡作用
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。
③激素间的反馈作用:
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3.决定植物器官生长、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。
①黄瓜茎端
②植物组织培养
脱落酸
赤霉素
较高→有利于分化形成雌花
较低→有利于分化形成雄花
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
雄花
雌花
高根低芽中愈伤
赤高雄
4.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。
生长发育期________________________________含量较高,成熟衰老期,____________含量增多。其根本原因是__________________。
细胞分裂素、生长素、赤霉素
脱落酸和乙烯
基因的选择性表达
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。
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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.判断
①高等植物的赤霉素能促进成熟细胞纵向伸长和节间细胞的伸长( )
②乙烯只在果实中合成,并能促进果实成熟( )
③生长素主要促进细胞质的分裂( )
④喷洒赤霉素能使芦苇显著增高,可证明赤霉素能促进细胞伸长( )
⑤脱落酸能调控细胞的基因表达( )
⑥植物的某些生理效应取决于各种激素之间的相对含量( )
⑦植物生长素的应用可以延长种子的寿命( )
⑧生长素能促进插条的生根,故发生了细胞的增殖和分化( )
⑨黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较高,有利于分化形成雄花( )
×
×
√
×
×
√
√
√
×
习题检测
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2.(2023·全国甲卷)植物激素是一类由植物体产生的,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物,下列关于植物激素的叙述,错误的是( )
A.在植物幼嫩的芽中色氨酸可以转变成生长素
B.生长素可以从产生部位运输到其他部位发挥作用
C.生长素和乙烯可通过相互作用共同调节植物的生长发育
D.植物体内生长素可以作为催化剂直接参与细胞代谢过程
D
生长素主要的合成部位是芽、幼嫩的叶和发育中的种子,在这些部位,色氨酸通过一系列反应可转变成生长素,A正确;
生长素在植物体内产生,可以从产生部位运输到其他部位发挥作用,B正确;
生长素浓度升高到一定值时,会促进乙烯的合成,而乙烯含量的升高,反过来又抑制了生长素的作用,因此生长素和乙烯可通过相互作用共同调节植物的生长发育,C正确;
生长素不具有催化作用,不能作为催化剂,生长素主要起调节作用,并不直接参与细胞代谢过程,D错误。
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3.“唯有牡丹真国色,花开时节动京城”,这是诗人刘禹锡观赏牡丹时的咏叹。下列叙述正确的是( )
A.若要对牡丹进行催芽,可用脱落酸处理牡丹的种子
B.摘除牡丹的顶芽,能解除顶端优势有利于牡丹多开花
C.脱落酸和赤霉素对牡丹种子休眠的调控具有协同作用
D.植物开花受激素的调控,与环境条件无关
B
4.下列关于植物激素的说法,不正确的是( )
A.各种植物激素不是各自单独发挥作用的,而是通过复杂的途径共同调节着植物的生命活动
B.当生长素浓度增高到一定值时,就会促进切段中乙烯的合成
C.决定植物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
D.生长素和赤霉素、细胞分裂素、乙烯、脱落酸协同合作,共同调节植物的生命活动
D
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