第19章.植物的调控系统

第3篇植物的形态与功能共分为3章——17．植物的结构、生殖和发育18．植物的营养19．植物的调控系统第19章植物的调控系统第一节植物激素第二节植物的生长响应和生物节律第三节植物对植食动物和病菌的防御19.1.1向光性的研究导致植物激素的发现向光性现象植物的枝叶向着光生长。向光性是植物的一种适应特征，它使植物能获得最大量的光，有效进行光合作用。玉米幼苗的向光性生长向光性研究的历史1880Darwin1913P.Boysen-Jensen1919A.Paál1926F.W.Went20世纪30年代鉴定生长素的化学结构，吲哚乙酸（IAA）19.1.2～19.1.4目前已发现的5种植物激素及其在农业上的用途“促进”作用——生长素细胞分裂素赤霉素“抑制”作用：脱落酸乙烯生长素（IAA）主要产生部位：茎尖分生组织主要生理效应：促进生长“双重作用”－低浓度促进生长，高浓度则抑制生长。不同器官对生长素的敏感性不同细胞分裂素（Cytokinin）存在部位：根，胚，果实主要生理效应－促进细胞分裂－促进芽的分化［CTK］/［IAA］比值高，愈伤组织形成芽；［CTK］/［IAA］比值低，愈伤组织形成根；二者浓度相等，愈伤组织保持生长而不分化－促进侧芽发育，消除顶端优势－延缓叶片衰老－促进细胞扩大－打破种子休眠赤霉素（Gibberellin）生理效应－促进茎的伸长生长－诱导开花－促进单性结实－打破休眠Figure8-15-2脱落酸（ABA）生理效应－促进休眠－促进气孔关闭－促进脱落－抑制生长ABA促进气孔的关闭A.培养在缓冲液中的蚕豆表皮B.缓冲液中加入ABA后几分钟内气孔就关闭乙烯（ethylene）乙烯（CH2=CH2），是各种植物激素中分子结构最简单的一种。生理效应－催熟是乙烯最主要和最显著的效应－“三重反应”（tripleresponse）①抑制茎的伸长生长②促进茎或根的横向增粗③使茎失去负向重力性，发生横向生长A-C.不同乙烯浓度下黄化豌豆幼苗生长的状态；D.用10μl·L-1乙烯处理4小时后蕃茄苗的形态，由于叶柄上侧的细胞伸长大于下侧，使叶片下垂19.2.1向性改变植物生长的方向膨胀运动：快速，明显，灵敏。如：含羞草向光性玉米幼根的正向重性向性运动向重力性：拟南芥幼茎的负向重性向触性：牵牛触须19.2.2植物有生物钟近似昼夜节律如：叶子昼张夜闭（菜豆和酢浆草叶片的生物钟运动）气孔昼开夜合特点：*近似昼夜节律不能立即与外界变化同步植物的睡眠运动，即使在连续光照或黑暗下也照常发生*很少受温度影响光周期：植物对一年之中昼夜长短变化的感知－自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期－植物对昼夜长度发生反应的现象称为光周期现象开花与光周期短日植物：指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数，才能成花的植物。如菊花长日植物：指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数，才能成花的植物。如冬小麦光间断实验证明夜长才是控制植物开花的关键p224图19.519.2.3植物光敏素与生物钟有关现象－红光R：λ＝660nm－远红光FR：λ＝730nm短日植物必须在长于一定时间的黑暗下才会开花，以R和FR反复照射处于黑暗中的短日植物，无论R和FR以什么样的顺序出现，决定短日植物是否开花的是最后一次的照射——最后一次用R照射的都不开花最后一次用FR照射的都开花光敏素——植物测量日夜长短的尺光敏色素是一种蛋白质，有Pr和Pfr两种形式，Pr吸收红光R转变为Pfr，Pfr吸收远红光Fr后转变成PrPrPfr生理效应红光660nm远红光730nm黑暗光敏素PrPfr转变植物的生物钟白天红光R远红光FR光敏素以Pfr形式存在夜间红光R远红光FR光敏素由Pfr转变为Pr光敏素帮助植物建立生物钟植物能感知光敏素两种形式的转变，获得它们处于白天或黑夜的信号，建立生物钟。植物体内的光敏素为Pfr时对植物意味着“天亮了”，而Pr形式的光敏素则带植物进入夜晚。植物对植食动物和病菌的防御生物胁迫：－植食动物－病原微生物：病毒、细菌、真菌右图：100多种不同的致病微生物袭击西红柿类植物。植物防御动物的方法物理方法：长刺化学方法：合成有恶臭或有毒的化学物质，使动物敬而远之或食用后死去特殊方法：引诱另一种动物来帮助防御植食动物植物防御病原微生物的方法阻止或避免侵害第一道防线：表皮第二道防线：受侵害细胞释放杀死微生物的分子和防御信号分子对抗入侵病原体植物可能具有某种化学防御系统，使得植物对某些病原体有抗性，即病原体入侵植物体并在其中生存，但植物仍能存活。植物对抗入侵病原体的可能机制植物有抗性基因R病原体有无毒性基因Avr一方面，R蛋白与Avr蛋白结合，引起一系列信号转导，促进局部的响应，产生坏死斑块，并将病原体封闭起来，植物体仍可存活。另一方面，全身获得性抗性的获得：在这一系列信号转导途径中，可能产生一些激素，传至植物全身，引起进一步的信号转导，产生更多有防御作用的化学物质。这是一种没有专一性的防御响应，能使植物在相当长时期内对多种病原体都有抗性。第19章复习题试析生长素对植物生长的双重作用。植物激素在农业上有何应用？植物界中生物钟的现象有哪些？用光敏素理论解释植物的生物钟现象。植物体如何对抗入侵的病原体？