植物激素的化學結構已為人所知,人工合成的類似物質稱為生長調節劑,如吲哚乙酸;有些是人工合成不了的,比如赤黴素。目前市場上銷售的赤黴素試劑都是由赤黴菌的培養濾液制成的。這些添加到植物中的吲哚乙酸和赤黴素在來源上不同於植物自身產生的吲哚乙酸和赤黴素,因此也稱為外源植物激素作為植物生長調節劑。
最近新確認的植物激素有多胺、水楊酸、茉莉酸(酯)等。
植物中產生的植物激素包括赤黴素、激動素和脫落酸。目前可以人工合成壹些類似植物激素的物質,如2,4-D (2,4-二氯苯酚二乙基酚)。
植物自身產生並運輸到其他部位的微量有機物質可以調節植物的生長發育,這種物質稱為植物激素。具有植物激素活性的合成物質稱為植物生長調節劑。已知的植物激素有五種:生長素、赤黴素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯。油菜素甾醇逐漸被認為是第六類植物激素。
植物激素
1.關於歷史
D.Darwin在1880研究植物性運動時,只發現了各種激素的協調作用,發現植物的嫩梢受到單側光照的影響,可以擴散到莖的伸長區,引起彎曲。1928年,荷蘭的F.W. Winter從燕麥胚芽鞘尖端分離出壹種生理活性物質,叫做生長素,正是這種物質使胚芽鞘伸長。1934年,荷蘭的F. Kaergel等人從人尿中獲得了生長激素晶體,經鑒定為吲哚乙酸。
2.現有零件
生長素普遍存在於低等和高等植物中。生長素主要集中在幼嫩和正在生長的部位,如谷類的胚芽鞘,其產生具有“自我促進作用”,如雙子葉植物的莖尖、幼葉、花粉和子房,以及正在生長的果實和種子。老化的器官中含量很少。
通過胚芽鞘切割證明,植物體內的生長素只能從上端轉運到下端,而不能反過來。這種運輸方式被稱為極地運輸,可以進行得比擴散快得多。然而,從外部施加的生長素藥物的運輸方向取決於施加部位和濃度。例如,根部吸收的生長素可以隨著蒸騰流上升到地上的嫩部。
在植物中,吲哚乙酸是由色氨酸通過酶促反應合成的。十字花科植物合成吲哚乙酸的前體是吲哚乙腈,西葫蘆中有相當多的吲哚乙醇,也可以轉化為吲哚乙酸。合成的生長素可以被植物體內的酶或外界光照分解,所以處於不斷的合成和分解中。
第三步:功能
1.低濃度生長素能促進器官伸長。
從而減少蒸騰和水分流失。當超過最適濃度時,會導致乙烯的產生,從而降低對生長的促進作用,甚至轉為抑制作用。不同器官對生長素的反應不同,根最敏感,芽次之,莖最差。生長素能促進細胞伸長的主要原因是它能酸化細胞壁環境,增加水解酶的活性,使細胞壁結構松弛,可塑性增加,有利於細胞體積增大。
2.生長素還能促進RNA和蛋白質的合成,促進細胞分裂和分化。生長素具有雙重性,既能促進植物生長,又能抑制植物生長。低濃度生長素促進植物生長,高濃度生長素抑制植物生長。2,4-D曾被用作選擇性除草劑。
4.關於生長素類似物
吲哚乙酸可以人工合成。合成生長素樣物質,如吲哚丙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、2,4- D,4-碘苯氧乙酸等。用於生產,可用於防止脫落,促進單性結實,疏花疏果,插條生根,防止馬鈴薯發芽。愈傷組織容易生根;反之,就容易發芽。
赤黴素
1.關於歷史
從65438年到0926年在日本黑澤明對水稻惡苗病的研究中,發現病秧的過度生長和黃化與赤黴菌有關。在1935中,從赤黴菌的分泌物中分離出壹種名為赤黴素(GA)的生理活性物質。自20世紀50年代以來,英國和美國的科學家對赤黴素進行了研究,目前已從赤黴菌和高等植物中分離出60多種赤黴素,命名為GA1、GA2等。後來在植物中發現了十多種細胞分裂素,赤黴素廣泛存在於真菌、藻類、蕨類、裸子植物和被子植物中。商業生產的赤黴素是GA3、GA4和GA7。GA3又稱赤黴酸,是最早分離鑒定的赤黴素,分子式為C19H22O6。即6-呋喃氨基嘌呤。
2.存在網站
高等植物中的赤黴素主要存在於幼根、幼葉、幼種子和果實中。
它由甲羥戊酸經貝殼杉烯和其他中間體合成。證明赤黴素含有壹種能誘導細胞分裂的成分。赤黴素在植物中運輸時是非極性的,通常從木質部向上運輸,從韌皮部向下或雙向運輸。
第三步:功能
赤黴素最顯著的作用是促進植物莖的伸長。無赤黴素合成基因的矮化品種,經赤黴素處理可明顯引起莖伸長。赤黴素還能促進禾本科植物的葉片伸長。在蔬菜生產中,經常使用赤黴素來提高莖葉類蔬菜的產量。壹些需要低溫和長日照的二年生植物,在幹種子吸水後的1年可以開花,赤黴素處理可以代替低溫。赤黴素還能促進果實發育和單性結實,打破塊莖和種子的休眠,促進發芽。幹種子吸水後,胚中產生的赤黴素能誘導糊粉層中α-澱粉酶的合成並增加其他水解酶的活性,促進澱粉水解,加速種子萌發。目前啤酒行業廣泛使用赤黴素促進α-澱粉酶的產生,以避免大麥種子發芽帶來的大量有機物消耗,從而節約成本。
細胞分裂素
1.關於歷史
這種物質的發現始於激動素的發現。它通過韌皮部向下或雙向運輸。65438-0955年,美國F. Schugge偶然發現,在培養基中加入從變質鯡魚精子中提取的DNA,可以促進煙草愈傷組織的健壯生長。原來它含有壹種可以誘導細胞分裂的成分,叫做激動素。第壹種天然細胞分裂素是D.S. latham在1964中從未成熟的玉米種子中分離的玉米素。後來又出現了十多種細胞分裂素、GA2等。在植物中被發現。是腺嘌呤的衍生物。
2.存在網站
高等植物中的細胞分裂素存在於植物的根、葉、種子、果實等部位。根尖合成的細胞分裂素可以向上運輸到莖和葉,但未成熟的果實和種子中也會形成細胞分裂素。細胞分裂素的主要生理功能是促進細胞分裂,防止葉片衰老。綠色植物葉片的衰老變黃是由於蛋白質和葉綠素的分解。細胞分裂素可以維持蛋白質的合成,從而保持葉子的綠色,延長壽命。
第三步:功能
細胞分裂素也能促進芽的分化。當它們在組織培養中的含量大於生長素時,愈傷組織容易萌發;反之,就容易生根發芽。可用於防止脫落、促進單性結實、疏花疏果、插條生根和防止馬鈴薯發芽。
合成細胞分裂素芐基腺嘌呤常用於防止生菜、芹菜、白菜在儲存過程中老化變質。
脫落酸
1.關於歷史
20世紀60年代初,美國的F.T. Adicott和英國的P.F. Wareing分別從脫落的棉花幼果和白樺樹葉中分離出脫落酸,其分子式為c 15 H2O 4。
2.存在網站
脫落酸存在於植物的葉片、休眠芽和成熟種子中。通常,它在衰老器官或組織中比在年輕部位中更豐富。
第三步:功能
抑制細胞分裂,促進葉子和果實的衰老和脫落。抑制種子發芽。它抑制RNA和蛋白質的合成,從而抑制莖和側芽的生長,所以是生長抑制劑,有利於細胞體積的增大。與赤黴素有拮抗作用。脫落酸可以通過促進脫落層的形成來促進葉柄的脫落,也可以促進芽和種子的休眠。種子中較高的脫落酸含量是種子休眠的主要原因。層積後,桃、紅松等的種子。,芽次之,因脫落酸含量減少,容易發芽。脫落酸還與氣孔的開閉有關。小麥葉片幹燥時,保衛細胞中的脫落酸含量增加,氣孔關閉,從而減少蒸騰和失水。根尖的重力運動與脫落酸的分布有關。合成部分:根冠、萎蔫葉片等。
乙烯
1.關於歷史
早在20世紀初,人們就發現有壹種氣體可以促進綠檸檬在用煤氣燈照明時變黃成熟,這種氣體就是乙烯。但直到20世紀60年代初,用氣相色譜法在未成熟的果實中檢測出極微量的乙烯,才把乙烯列為植物激素。
2.存在網站
乙烯廣泛存在於植物的各種組織器官中,是在供氧充足的情況下由蛋氨酸轉化而來。合成部分:植物的所有部分。
第三步:功能
促進果實成熟,促進器官脫落和衰老。其產生具有“自我促進效應”,即乙烯的積累可以刺激更多的乙烯產生。乙烯能促進RNA和蛋白質的合成,增加細胞膜的通透性,加速呼吸。因此,當果實中乙烯含量增加時,可以促進有機物的轉化,加速成熟。乙烯還會促進器官脫落和衰老。用乙烯處理黃化的幼苗莖可以使莖變粗,葉柄向上生長。乙烯還可以增加瓜類植物的雌花數量,在植物中,可以促進橡膠樹和漆樹分泌乳汁。
4.相關應用
乙烯是壹種氣體,在野外應用不方便。壹種能釋放乙烯的液體化合物2-氯乙基膦酸(商品名乙烯利)已被廣泛用於果實成熟、棉花收獲前脫葉、促進裂鈴和吐絮、刺激橡膠膠乳分泌、矮化水稻、增加甜瓜雌花和促進菠蘿開花。
其他激素
主要有油菜素內酯、水楊酸、茉莉酸等。目前,油菜素類固醇被公認為第六類植物激素。油菜素甾醇是壹種類固醇激素,其作用機制不同於動物類固醇激素。具有促進細胞伸長和細胞分裂、促進維管分化、促進花粉管伸長以維持雄性育性、加速組織衰老、促進側根發育、維持頂端優勢、促進種子萌發等生理功能。目前,油菜素類固醇的信號轉導途徑也是當前研究的前沿和熱點之壹。