促进植物生长的激素有哪些?各自的作用是什么?
植物激素的化学结构已为人所知,人工合成的类似物质称为生长调节剂,如吲哚乙酸;有些是人工合成不了的,比如赤霉素。目前市场上销售的赤霉素试剂都是由赤霉菌的培养滤液制成的。这些添加到植物中的吲哚乙酸和赤霉素在来源上不同于植物自身产生的吲哚乙酸和赤霉素,因此也称为外源植物激素作为植物生长调节剂。
最近新确认的植物激素有多胺、水杨酸、茉莉酸(酯)等。
植物中产生的植物激素包括赤霉素、激动素和脱落酸。目前可以人工合成一些类似植物激素的物质,如2,4-D (2,4-二氯苯酚二乙基酚)。
植物自身产生并运输到其他部位的微量有机物质可以调节植物的生长发育,这种物质称为植物激素。具有植物激素活性的合成物质称为植物生长调节剂。已知的植物激素有五种:生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。油菜素甾醇逐渐被认为是第六类植物激素。
植物激素
1.关于历史
D.Darwin在1880研究植物性运动时,只发现了各种激素的协调作用,发现植物的嫩梢受到单侧光照的影响,可以扩散到茎的伸长区,引起弯曲。1928年,荷兰的F.W. Winter从燕麦胚芽鞘尖端分离出一种生理活性物质,叫做生长素,正是这种物质使胚芽鞘伸长。1934年,荷兰的F. Kaergel等人从人尿中获得了生长激素晶体,经鉴定为吲哚乙酸。
2.现有零件
生长素普遍存在于低等和高等植物中。生长素主要集中在幼嫩和正在生长的部位,如谷类的胚芽鞘,其产生具有“自我促进作用”,如双子叶植物的茎尖、幼叶、花粉和子房,以及正在生长的果实和种子。老化的器官中含量很少。
通过胚芽鞘切割证明,植物体内的生长素只能从上端转运到下端,而不能反过来。这种运输方式被称为极地运输,可以进行得比扩散快得多。然而,从外部施加的生长素药物的运输方向取决于施加部位和浓度。例如,根部吸收的生长素可以随着蒸腾流上升到地上的嫩部。
在植物中,吲哚乙酸是由色氨酸通过酶促反应合成的。十字花科植物合成吲哚乙酸的前体是吲哚乙腈,西葫芦中有相当多的吲哚乙醇,也可以转化为吲哚乙酸。合成的生长素可以被植物体内的酶或外界光照分解,所以处于不断的合成和分解中。
第三步:功能
1.低浓度生长素能促进器官伸长。
从而减少蒸腾和水分流失。当超过最适浓度时,会导致乙烯的产生,从而降低对生长的促进作用,甚至转为抑制作用。不同器官对生长素的反应不同,根最敏感,芽次之,茎最差。生长素能促进细胞伸长的主要原因是它能酸化细胞壁环境,增加水解酶的活性,使细胞壁结构松弛,可塑性增加,有利于细胞体积增大。
2.生长素还能促进RNA和蛋白质的合成,促进细胞分裂和分化。生长素具有双重性,既能促进植物生长,又能抑制植物生长。低浓度生长素促进植物生长,高浓度生长素抑制植物生长。2,4-D曾被用作选择性除草剂。
4.关于生长素类似物
吲哚乙酸可以人工合成。合成生长素样物质,如吲哚丙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、2,4- D,4-碘苯氧乙酸等。用于生产,可用于防止脱落,促进单性结实,疏花疏果,插条生根,防止马铃薯发芽。愈伤组织容易生根;反之,就容易发芽。
赤霉素
1.关于历史
从65438年到0926年在日本黑泽明对水稻恶苗病的研究中,发现病秧的过度生长和黄化与赤霉菌有关。在1935中,从赤霉菌的分泌物中分离出一种名为赤霉素(GA)的生理活性物质。自20世纪50年代以来,英国和美国的科学家对赤霉素进行了研究,目前已从赤霉菌和高等植物中分离出60多种赤霉素,命名为GA1、GA2等。后来在植物中发现了十多种细胞分裂素,赤霉素广泛存在于真菌、藻类、蕨类、裸子植物和被子植物中。商业生产的赤霉素是GA3、GA4和GA7。GA3又称赤霉酸,是最早分离鉴定的赤霉素,分子式为C19H22O6。即6-呋喃氨基嘌呤。
2.存在网站
高等植物中的赤霉素主要存在于幼根、幼叶、幼种子和果实中。
它由甲羟戊酸经贝壳杉烯和其他中间体合成。证明赤霉素含有一种能诱导细胞分裂的成分。赤霉素在植物中运输时是非极性的,通常从木质部向上运输,从韧皮部向下或双向运输。
第三步:功能
赤霉素最显著的作用是促进植物茎的伸长。无赤霉素合成基因的矮化品种,经赤霉素处理可明显引起茎伸长。赤霉素还能促进禾本科植物的叶片伸长。在蔬菜生产中,经常使用赤霉素来提高茎叶类蔬菜的产量。一些需要低温和长日照的二年生植物,在干种子吸水后的1年可以开花,赤霉素处理可以代替低温。赤霉素还能促进果实发育和单性结实,打破块茎和种子的休眠,促进发芽。干种子吸水后,胚中产生的赤霉素能诱导糊粉层中α-淀粉酶的合成并增加其他水解酶的活性,促进淀粉水解,加速种子萌发。目前啤酒行业广泛使用赤霉素促进α-淀粉酶的产生,以避免大麦种子发芽带来的大量有机物消耗,从而节约成本。
细胞分裂素
1.关于历史
这种物质的发现始于激动素的发现。它通过韧皮部向下或双向运输。65438-0955年,美国F. Schugge偶然发现,在培养基中加入从变质鲱鱼精子中提取的DNA,可以促进烟草愈伤组织的健壮生长。原来它含有一种可以诱导细胞分裂的成分,叫做激动素。第一种天然细胞分裂素是D.S. latham在1964中从未成熟的玉米种子中分离的玉米素。后来又出现了十多种细胞分裂素、GA2等。在植物中被发现。是腺嘌呤的衍生物。
2.存在网站
高等植物中的细胞分裂素存在于植物的根、叶、种子、果实等部位。根尖合成的细胞分裂素可以向上运输到茎和叶,但未成熟的果实和种子中也会形成细胞分裂素。细胞分裂素的主要生理功能是促进细胞分裂,防止叶片衰老。绿色植物叶片的衰老变黄是由于蛋白质和叶绿素的分解。细胞分裂素可以维持蛋白质的合成,从而保持叶子的绿色,延长寿命。
第三步:功能
细胞分裂素也能促进芽的分化。当它们在组织培养中的含量大于生长素时,愈伤组织容易萌发;反之,就容易生根发芽。可用于防止脱落、促进单性结实、疏花疏果、插条生根和防止马铃薯发芽。
合成细胞分裂素苄基腺嘌呤常用于防止生菜、芹菜、白菜在储存过程中老化变质。
脱落酸
1.关于历史
20世纪60年代初,美国的F.T. Adicott和英国的P.F. Wareing分别从脱落的棉花幼果和白桦树叶中分离出脱落酸,其分子式为c 15 H2O 4。
2.存在网站
脱落酸存在于植物的叶片、休眠芽和成熟种子中。通常,它在衰老器官或组织中比在年轻部位中更丰富。
第三步:功能
抑制细胞分裂,促进叶子和果实的衰老和脱落。抑制种子发芽。它抑制RNA和蛋白质的合成,从而抑制茎和侧芽的生长,所以是生长抑制剂,有利于细胞体积的增大。与赤霉素有拮抗作用。脱落酸可以通过促进脱落层的形成来促进叶柄的脱落,也可以促进芽和种子的休眠。种子中较高的脱落酸含量是种子休眠的主要原因。层积后,桃、红松等的种子。,芽次之,因脱落酸含量减少,容易发芽。脱落酸还与气孔的开闭有关。小麦叶片干燥时,保卫细胞中的脱落酸含量增加,气孔关闭,从而减少蒸腾和失水。根尖的重力运动与脱落酸的分布有关。合成部分:根冠、萎蔫叶片等。
乙烯
1.关于历史
早在20世纪初,人们就发现有一种气体可以促进绿柠檬在用煤气灯照明时变黄成熟,这种气体就是乙烯。但直到20世纪60年代初,用气相色谱法在未成熟的果实中检测出极微量的乙烯,才把乙烯列为植物激素。
2.存在网站
乙烯广泛存在于植物的各种组织器官中,是在供氧充足的情况下由蛋氨酸转化而来。合成部分:植物的所有部分。
第三步:功能
促进果实成熟,促进器官脱落和衰老。其产生具有“自我促进效应”,即乙烯的积累可以刺激更多的乙烯产生。乙烯能促进RNA和蛋白质的合成,增加细胞膜的通透性,加速呼吸。因此,当果实中乙烯含量增加时,可以促进有机物的转化,加速成熟。乙烯还会促进器官脱落和衰老。用乙烯处理黄化的幼苗茎可以使茎变粗,叶柄向上生长。乙烯还可以增加瓜类植物的雌花数量,在植物中,可以促进橡胶树和漆树分泌乳汁。
4.相关应用
乙烯是一种气体,在野外应用不方便。一种能释放乙烯的液体化合物2-氯乙基膦酸(商品名乙烯利)已被广泛用于果实成熟、棉花收获前脱叶、促进裂铃和吐絮、刺激橡胶胶乳分泌、矮化水稻、增加甜瓜雌花和促进菠萝开花。
其他激素
主要有油菜素内酯、水杨酸、茉莉酸等。目前,油菜素类固醇被公认为第六类植物激素。油菜素甾醇是一种类固醇激素,其作用机制不同于动物类固醇激素。具有促进细胞伸长和细胞分裂、促进维管分化、促进花粉管伸长以维持雄性育性、加速组织衰老、促进侧根发育、维持顶端优势、促进种子萌发等生理功能。目前,油菜素类固醇的信号转导途径也是当前研究的前沿和热点之一。