奧賽講義：植物的調(diào)控系統(tǒng)

19植物的調(diào)控

系統(tǒng)想一想：①為什么向日葵的花向著太陽？②為什么秋季有的植物會(huì)落葉？③為什么植物的莖向地上生長(zhǎng)而植物的根向地下生長(zhǎng)？④為什么雪松外形大多數(shù)都呈寶塔形？19.1植物激素19.1植物激素19.1.1向光性的研究導(dǎo)致植物激素的發(fā)現(xiàn)19.1.1向光性的研究導(dǎo)致植物激素的發(fā)現(xiàn)1、生長(zhǎng)素早期研究實(shí)驗(yàn)達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)胚芽鞘在單側(cè)光下彎向光源生長(zhǎng)1、胚芽鞘彎曲生長(zhǎng)的是哪一部分?2、感受光刺激的是哪部分?不生長(zhǎng)也不彎曲去掉胚芽鞘的頂尖用錫箔罩子把尖端罩上生長(zhǎng)但不彎曲罩上尖端下面一段1.感光部位是胚芽鞘尖端2.單側(cè)光照射使胚芽鞘的尖端產(chǎn)生某種刺激,

當(dāng)這種刺激傳遞到下部的伸長(zhǎng)區(qū)時(shí),會(huì)造成背光面生長(zhǎng)快,因而出現(xiàn)向光性彎曲。胚芽鞘在單側(cè)光下彎向光源生長(zhǎng)生長(zhǎng)但不彎曲不生長(zhǎng)也不彎曲結(jié)論：20世紀(jì)30年代，化學(xué)家們鑒定了溫特研究的生長(zhǎng)素的化學(xué)本質(zhì)是吲哚乙酸溫特的實(shí)驗(yàn)朝對(duì)側(cè)彎曲生長(zhǎng)不生長(zhǎng)也不彎曲結(jié)論：胚芽鞘的尖端確實(shí)產(chǎn)生了某種物質(zhì)，這種物質(zhì)從尖端運(yùn)輸?shù)较虏?，并且能夠促使胚芽鞘下部的生長(zhǎng)。溫特將這種物質(zhì)命名為生長(zhǎng)素單側(cè)光照射導(dǎo)致生長(zhǎng)素在向光側(cè)和背光側(cè)分布不均勻造成的。生長(zhǎng)素在背光側(cè)比向光側(cè)分布多，因而引起兩側(cè)的生長(zhǎng)不均勻,從而造成向光彎曲。植物向光性的原因2、植物激素的概念及其特征植物激素:

指一些在植物體內(nèi)合成，并能從產(chǎn)生部位運(yùn)送到作用部位，對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生顯著生理作用的微量有機(jī)物。19.1.1向光性的研究導(dǎo)致植物激素的發(fā)現(xiàn)植物激素具有三個(gè)明顯特征1、內(nèi)生的，細(xì)胞接受特定環(huán)境信息誘導(dǎo)而形成的代謝產(chǎn)物。2、能移動(dòng)，移動(dòng)的速率和方式，因激素的種類、植物及其器官的特性而不同，也受環(huán)境影響。3、低濃度的調(diào)節(jié)功能。4、在大多數(shù)情況下，不是只有一種激素在起作用?？刂浦参锏纳L(zhǎng)和發(fā)育的是幾種激素的比例。19.1.1向光性的研究導(dǎo)致植物激素的發(fā)現(xiàn)19.1.1向光性的研究導(dǎo)致植物激素的發(fā)現(xiàn)3、植物激素的種類生長(zhǎng)素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂素、脫落酸和乙烯

此外，還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些具有激素生理活性的物質(zhì)如：蕓苔素（油菜素內(nèi)酯）、多胺、茉莉酸甲酯等。19.1.2生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素

——起促進(jìn)作用1.生長(zhǎng)素（IAA）：促進(jìn)細(xì)胞的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)素的作用特點(diǎn)

低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)

高濃度抑制生長(zhǎng)甚至是植物死亡

頂端優(yōu)勢(shì)？

頂芽?jī)?yōu)先生長(zhǎng)，而側(cè)芽生長(zhǎng)受抑制

原理：頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素積累在側(cè)芽基部，使該處生長(zhǎng)素濃度增高，從而抑制側(cè)芽的生長(zhǎng)生長(zhǎng)素促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)機(jī)理激素受體：

指能與植物激素專一地結(jié)合，并能在結(jié)合后能引起特定激素生理生化效應(yīng)的物質(zhì)。

實(shí)際上激素受體是蛋白質(zhì)。植物體內(nèi)有多種激素，必然有多種激素受體。

激素受體的存在部位：質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核19.1.2生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素

——起促進(jìn)作用19.1.2生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素

——起促進(jìn)作用生長(zhǎng)素促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)機(jī)理生長(zhǎng)素質(zhì)膜上的受體細(xì)胞壁軟化松散細(xì)胞吸水伸長(zhǎng)細(xì)胞質(zhì)中受體信使物質(zhì)進(jìn)入核內(nèi)相關(guān)基因表達(dá)蛋白質(zhì)合成細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)19.1.2生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素

——起促進(jìn)作用生長(zhǎng)素的其他作用①低濃度促進(jìn)作用：雌花的形成，單性結(jié)實(shí)，葉片的擴(kuò)大，不定根的形成，側(cè)根的形成，種子果實(shí)的生長(zhǎng)，傷口的愈合、頂端優(yōu)勢(shì)等等②高濃度抑制作用：花、果的脫落，幼葉的脫落，側(cè)枝的生長(zhǎng)，塊根的形成等等

植物不同器官對(duì)生長(zhǎng)素的敏感度不同根>芽>莖(如圖19.3)19.1.2生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素

——起促進(jìn)作用2.細(xì)胞分裂素（CK）：促進(jìn)細(xì)胞分裂促進(jìn)側(cè)芽的發(fā)育(頂端優(yōu)勢(shì)不是絕對(duì)的)延緩葉片、花和果實(shí)的衰老促進(jìn)氣孔張開促進(jìn)雌花形成誘導(dǎo)開花等等19.1.2生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素

——起促進(jìn)作用3.赤霉素（GA3）促使莖伸長(zhǎng)GA3對(duì)矮生豌豆的影響圖中左為矮生突變體，右為施用GA3植株長(zhǎng)高至正常植株的高度19.1.2生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素

——起促進(jìn)作用赤霉素的其他生理作用誘導(dǎo)a—淀粉酶的形成促進(jìn)種子萌發(fā)打破貯存器官的休眠誘導(dǎo)開花單性結(jié)實(shí)，座果等等19.1.3脫落酸和乙烯起抑制作用1.脫落酸（ABA）:抑制植物體內(nèi)許多過程促進(jìn)脫落促進(jìn)休眠提高抗逆性，誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉脫落酸是植物體內(nèi)最重要的生長(zhǎng)抑制劑，因?yàn)樗种坪怂岷偷鞍踪|(zhì)的生物合成。甲羥戊酸光敏素光照長(zhǎng)度長(zhǎng)日照短日照赤霉素脫落酸生長(zhǎng)休眠19.1.3脫落酸和乙烯起抑制作用19.1.3脫落酸和乙烯起抑制作用2.乙烯（Eth)

引發(fā)果實(shí)的成熟

其他衰老過程，如促進(jìn)葉柄或果柄的基部形成離層

1、人工合成生長(zhǎng)素的應(yīng)用促進(jìn)插枝生根引起植物的向性生長(zhǎng)和頂端優(yōu)勢(shì)保果（低濃度）；蔬果（高濃度）促進(jìn)子房膨大，形成無籽果實(shí)促進(jìn)植物開花除草如2-4D（高濃度）19.1.4植物激素在農(nóng)業(yè)上的用途19.1.4植物激素在農(nóng)業(yè)上的用途無籽西瓜無籽柑橘19.1.4植物激素在農(nóng)業(yè)上的用途2、赤霉素在生產(chǎn)上的應(yīng)用提高葉菜類蔬菜產(chǎn)量形成無籽果實(shí)促進(jìn)種子萌發(fā)19.1.4植物激素在農(nóng)業(yè)上的用途3、乙烯的生產(chǎn)應(yīng)用果實(shí)催熟誘導(dǎo)脫落促進(jìn)開雌花19.2植物的生長(zhǎng)響應(yīng)和生物節(jié)律19.2.1向性改變植物生長(zhǎng)的方向

含羞草的膨脹運(yùn)動(dòng)（一種感震運(yùn)動(dòng)）植物的向光性根的向重力性（向地生長(zhǎng)）和莖的負(fù)重力性（背地生長(zhǎng)）豌豆卷須的向觸性以上植物的向性運(yùn)動(dòng)與生長(zhǎng)素的不均勻分布和作用有關(guān)19.2.2植物的生物鐘1.近似晝夜節(jié)律：如豆科植物葉的晝張夜閉；植物葉片氣孔的晝開夜合等都是植物與生俱來的，其周期大概24小時(shí)，故稱為近似晝夜節(jié)律。2.生物鐘：控制生物體內(nèi)節(jié)律性的計(jì)時(shí)裝置稱為生物鐘19.2.2植物的生物鐘3.光周期與開花光周期：植物對(duì)白日和黑夜時(shí)間長(zhǎng)短的反應(yīng)長(zhǎng)日植物與短日植物長(zhǎng)日植物：春末或夏初開花，要求長(zhǎng)的日照時(shí)間短日植物：夏末或秋冬開花，要求短的日照時(shí)間其實(shí)，控制植物開花的并不是日照的長(zhǎng)度，而是夜間的長(zhǎng)度短夜植物長(zhǎng)夜植物光間斷(暗期間斷）對(duì)植物開花的影響

開花反應(yīng)光暗短日植物長(zhǎng)日植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)開花開花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)開花臨界期閃光19.2.3植物光敏素與生物鐘有關(guān)光控制植物生長(zhǎng)、發(fā)育和分化的過程稱為光形態(tài)建成。紅光和遠(yuǎn)紅光可以決定光形態(tài)建成改變，其光受體是光敏色素。光敏色素是植物體中一種對(duì)光照敏感的物質(zhì)，它是一種色素蛋白質(zhì)，有2種形式：Pr（吸收紅光）