北大植物生物学课件第17讲 营养生长

植物生长发育的调控RegulationofPlantGrowthandDevelopment生长发育实质上是基因在一定时间、空间上顺序表达的过程，而基因的表达则受内、外因素的影响和调节。zz内部因素内部因素internalfactorsinternalfactorszz遗传基础遗传基础geneticbasisgeneticbasiszz植物激素植物激素planthormoneorplanthormoneorphytohormonephytohormonezz外部因素外部因素externalfactorsexternalfactorszz光光lightlightzz温度温度temperaturetemperaturezz氧气氧气oxygenoxygenzz日照长度日照长度daylengthdaylengthzz重力等等重力等等gravityandsoongravityandsoon发育Development发育是指由一个细胞是指由一个细胞————受精卵或体细胞经过一系列细受精卵或体细胞经过一系列细胞生长和分化，发育成一个包括多种组织和器官的多细胞生长和分化，发育成一个包括多种组织和器官的多细胞生物体的过程。从细胞功能和生物体的形态来看，它胞生物体的过程。从细胞功能和生物体的形态来看，它可以被描述成三个重叠和相互依赖的过程：可以被描述成三个重叠和相互依赖的过程：z分化differentiationz区域专一化regionalspecification控制分化并导致在特定位置产生特定的细胞类型。控制分化并导致在特定位置产生特定的细胞类型。控制分化状态相同细胞的形态形成，也就是导致细控制分化状态相同细胞的形态形成，也就是导致细胞的功能和行为产生差异。胞的功能和行为产生差异。z形态建成morphogenesis植物生长发育的调控RegulationofPlantGrowthandDevelopmentzz胞内水平上胞内水平上attheintracellularlevelattheintracellularlevel————大多在基因水平大多在基因水平上进行，基因通过所编码的各种蛋白来控制细胞的生理上进行，基因通过所编码的各种蛋白来控制细胞的生理生化活动。生化活动。¾¾转录水平转录水平¾¾转录后水平，即转录后水平，即mRNAmRNA加工水平加工水平¾¾翻译和翻译后水平，即蛋白质加工水平翻译和翻译后水平，即蛋白质加工水平zz胞间水平上胞间水平上attheintercellularlevelattheintercellularlevel————胞间调控主要是胞间调控主要是通过激素来协调不同组织和细胞间的生理活动的作用。通过激素来协调不同组织和细胞间的生理活动的作用。zz胞外水平上胞外水平上attheattheextracellularextracellularlevellevel————指外在的环境因指外在的环境因子对植物生长发育的影响。子对植物生长发育的影响。基因表达与调控GeneExpressionandRegulationofGeneExpression基因表达——从DNA到蛋白质的过程；对这个过程的调节即为基因表达的调控（regulationofgeneexpressionorgenecontrol）。zz基因表达调控主要表现在：基因表达调控主要表现在：zz转录水平上的调控转录水平上的调控transcriptionalregulationtranscriptionalregulationzz转录后水平，即转录后水平，即mRNAmRNA加工、成熟水平上的调控加工、成熟水平上的调控postpost--transcriptionalregulationtranscriptionalregulationzz翻译和翻译后水平的调控翻译和翻译后水平的调控translationalandposttranslationalandpost--translationalregulationtranslationalregulationzz探讨基因调控应解决的问题：探讨基因调控应解决的问题：zz什么是诱发基因转录的信号？什么是诱发基因转录的信号？zz基因调控主要是在哪一个环节实现的？基因调控主要是在哪一个环节实现的？zz不同水平基因调控的分子机制？不同水平基因调控的分子机制？植物激素PlantHormone植物激素——指一些在植物体内合成，能从产生部位运送到作用部位，对生长发育有显著调节作用的微量有机物。zz生长素类生长素类auxinauxin,,如吲哚乙酸如吲哚乙酸indoleindoleaceticacid,IAAaceticacid,IAAzz细胞分裂素类细胞分裂素类cytokinincytokininCTKCTKzz赤霉素类赤霉素类gibberellingibberellin,GA,GAzz乙烯乙烯ethylene,Ethethylene,Ethzz脱落酸脱落酸abscisicabscisicacid,ABAacid,ABAzz其它如油菜素内酯等其它如油菜素内酯等生长素Auxin生长素是最早发现的一种植物激素，它的主要调节作用如下：zz促进生长促进生长promotegrowthpromotegrowthzz促进器官的分化促进器官的分化promotepromotethedifferentiationofthedifferentiationoforgansorganszz植物顶端优势植物顶端优势apicalapicaldorminancedorminanceinplantsinplantszz植物向光性植物向光性phototropismphototropismzz器官脱落器官脱落organabscissionorganabscission达尔文父子的实验Darwin’sExperimentonaGrassPlantWent的生长素实验Went’sExperimentforAuxinF.W.Went是荷兰植物生理学家，他（1928）著名的燕麦实验对生长素的研究具有重要的意义。植物的顶端优势ApicalDominanceinPlantszz植物的顶端优势植物的顶端优势————指主茎的顶芽抑制侧芽的生长，指主茎的顶芽抑制侧芽的生长，主根抑制侧根生长的现象。主要通过植物激素的再分主根抑制侧根生长的现象。主要通过植物激素的再分配（配（redistributionredistribution）。）。Auxinpromotesdevelopmentofadventitiousroots生长素在植物体内的存在形式ExistentFormsofAuxininPlantszz自由生长素自由生长素freefreeauxinauxinzz束缚生长素束缚生长素boundboundauxinauxinzz贮藏生长素贮藏生长素————吲哚乙酸与葡萄糖形成吲哚乙酸与葡萄糖形成吲哚乙酸葡萄糖，贮藏在种子或其它贮藏吲哚乙酸葡萄糖，贮藏在种子或其它贮藏器官中。器官中。zz运输生长素运输生长素————吲哚乙酸与肌醇形成吲哚吲哚乙酸与肌醇形成吲哚乙酸肌醇，便于运输到所需部位。乙酸肌醇，便于运输到所需部位。生长素在植物体内的分布和运输DistributionandConductionofAuxininPlantsz合成synthesis————植物体中所有细嫩的部分植物体中所有细嫩的部分((如幼叶、根、发育如幼叶、根、发育中的种子等中的种子等))都具有生长素的合成能力。生长素生物合成的前体主要是都具有生长素的合成能力。生长素生物合成的前体主要是色氨酸色氨酸（（tryptophantryptophan）），，合成的途径多种。合成的途径多种。z运输transportzz被动运输被动运输——与大多数同化产物一样，通过韧皮部的运输。与大多数同化产物一样，通过韧皮部的运输。zz主动运输主动运输——单方向的极性运输。单方向的极性运输。z降解degraditionzz酶促降解酶促降解zz光氧化光氧化————根据实验表明，吲哚乙酸在核黄素催化下，可被光氧根据实验表明，吲哚乙酸在核黄素催化下，可被光氧化形成吲哚醛化形成吲哚醛indoleindolealdehydealdehyde等。等。生长素的作用机理ActionMechanismofAuxin生长素作用于细胞时，首先与质膜上的受体结合并活化质膜上的质子泵，从而将膜内的H+泵到膜外，使细胞壁酸化，增加其可塑性；另一方面，生长素促进RNA和蛋白质的合成，为原生质体和细胞壁的合成提供原料。z受体——指具有特殊识别能力，并与特定激素结合，进一步引起一系列生理、生化反应的物质。通常是一种结合蛋白。z信号转导messagetransductionz细胞壁的酸化acidificationofcellwallz核酸、蛋白质及细胞壁组成物质的合成synthesisofcompositionsubstancesMechanismofAuxinFunction赤霉素及其主要作用赤霉素及其主要作用zz赤霉素是一种双萜，由赤霉素是一种双萜，由44个异戊二烯单位组个异戊二烯单位组成。从水稻恶苗病的研究中发现。成。从水稻恶苗病的研究中发现。zz赤霉素的主要生理作用及其应用：赤霉素的主要生理作用及其应用：促进麦芽糖化促进麦芽糖化促进营养生长促进营养生长防止器官脱落防止器官脱落打破休眠打破休眠细胞分裂素及其作用细胞分裂素及其作用zz细胞分裂素是腺嘌呤的衍生物细胞分裂素是腺嘌呤的衍生物zz一般认为细胞分裂素在根尖合成，经木质一般认为细胞分裂素在根尖合成，经木质部运输到地上部分部运输到地上部分zz细胞分裂素的生理作用及其应用：细胞分裂素的生理作用及其应用：促进细胞分裂和扩大促进细胞分裂和扩大诱导芽的分化诱导芽的分化延缓叶片衰老延缓叶片衰老脱落酸及其作用脱落酸及其作用zz脱落酸是一种类倍半萜化合物。植物的所脱落酸是一种类倍半萜化合物。植物的所有器官和组织中都含有脱落酸，将要脱落有器官和组织中都含有脱落酸，将要脱落或进入休眠的器官或组织中含量较高。或进入休眠的器官或组织中含量较高。zz脱落酸的主要生理作用及应用：脱落酸的主要生理作用及应用：促进脱落促进脱落促进休眠促进休眠提高抗逆性提高抗逆性乙烯及其生理作用乙烯及其生理作用zz乙烯是简单的不饱和碳氢化合物。乙烯是简单的不饱和碳氢化合物。zz乙烯的生物合成：蛋氨酸是乙烯的前身乙烯的生物合成：蛋氨酸是乙烯的前身zz乙烯的生理作用：乙烯的生理作用：促进细胞扩大促进细胞扩大促进果实成熟促进果实成熟促进器官脱落促进器官脱落植物个体发育的阶段性DevelopmentalStagesofPlantOntogenyzz种子的萌发和幼苗的形成种子的萌发和幼苗的形成SeedgerminationandformationSeedgerminationandformationofseedlingofseedlingzz营养生长营养生长VegetativegrowthVegetativegrowthzz生殖生长生殖生长ReproductivegrowthReproductivegrowth影响种子萌发的因素FactorsAffectingSeedGerminationzz内因内因internalfactorinternalfactorzz种子的结构，如种皮种子的结构，如种皮zz种子休眠种子休眠dormancydormancyzz形态后熟形态后熟zz生理后熟生理后熟zz萌发抑制剂萌发抑制剂inhibitorsinhibitorszz外因外因externalfactorsexternalfactorszz水分水分waterwaterzz温度温度temperaturetemperaturezz氧气氧气oxygenoxygenzz光照光照lightlight————只有部分植只有部分植物种子的萌发需要光照。物种子的萌发需要光照。Incornandothergrasses,theshootapexgrowsoutofthekernelthroughthetubeofth