植物激素的作用机理.ppt

植物激素的作用机理,激素是植物体内合成的一系列天然化合物，以极微量的浓度引发生理反应，在植物的生长发育等多种生理过程以及器官发育、形态建成等方面起重要调节作用，也影响农作物的产量、品质和抗性等重要性状。,第一次绿色革命、杂交稻生产 赤霉素(GA) 产量提高(抗倒伏) 细胞分裂素 穗粒数显著增多 油菜素内酯 株型结构，光合能力 蔬菜、瓜果的产量、抗性 油菜素内酯 株型、根 生长素,植物激素的定义 产生于植物体内的特殊部位，是植物在正常发育过程中或特殊环境条件下的代谢产物； 能从合成部位运输到作用部位； 不是营养物质，仅以很低的浓度产生各种特殊的调控作用。,植物激素的种类,植物激素的合成部位 吲哚乙酸 分生组织、种子 细胞分裂素 根尖 赤霉素 生长的种子 脱落酸、乙烯 成熟、衰老和环境条件 油菜素内酯 花粉，整株水平,生长素,脱落酸,细胞分裂素,促进细胞体积扩大,乙烯,赤霉素,茎伸长生长,促进细胞分裂,促进休眠,促进果实成熟,油菜素内酯,促进细胞延伸,作用广泛 相互作用、不同信号途径间的交叉 感知、信号转导,生 长 素,生长素的生理功能,吲哚乙酸(IAA)的合成部位及含量,细胞迅速分裂的部位, 以嫩叶、茎端的分生组 织及正在成长的种子为主（在未成熟时最 高，随成熟进度而逐渐减少）。,含量视植物种类、器官及生长发育阶段而异。,禾谷类,豆 科,其 他,游离及结合态IAA在不同植物种类和部位的含量,Chen et al., 2006,Lin et al., 2005,生理作用,多种激素的相互作用 赤霉素、乙烯、油菜素内酯,Differential effects of various auxin molecules,IAA 2,4-D NAA IBA 10 nM 100 nM 100 nM 10 mM,Woodward et al., 2005,作用机理,（一）酸生长理论,（二）基因活化学说,（三）激素受体（hormone receptor）,（一）酸生长理论,（一）酸生长理论,质膜H+-ATPase(质子泵) 生长素质子泵活化 细胞质内的（H+）细胞壁酸化键（如H键）断裂。 细胞壁水解酶活化，多糖单糖，纤维素交织点断裂、松驰、细胞壁变软、可塑性增加。,细胞水势下降,蛋白质合成,（二）基因活化学说,五、生长素的作用机理,是指能与激素特异性结合, 并且能引发特殊生理生化效应的蛋白质。,（三）激素受体（hormone receptor）,PLA游离脂肪酸和溶血磷脂 LPC是磷脂酶C PK蛋白激酶 DAG和磷酸胆碱 DAG双酰甘油,Auxin-binding protein 1 (ABP1),ABP1, first described from maize. The first detection of ABP1 auxin binding activity in crude membrane preparations of etiolated coleoptiles. In 1985, the binding protein was purified for the first time leading to functional studies of ABP1, examination of its cell biology and its structure. A 2,4-D matrix was also used to purify peach auxin binding proteins, later shown to be members of the protein superfamily known as the germins .,Hertel et al., 1972,Ray et al., 1977,Ray, 1977 Batt et al., 1976,Ray et al., 1977,Loebler and Klaembt, 1985,Ohmiya et al., 1993,Dunwell et al., 2000,The conserved domains of ABP1,Richard et al., 2003; Woo et al., 2001,ABP1 in organized cell elongation and division in embryogenesis,Chen et al., 2001,ABP1/ABP1,abp1/abp1,abp1/abp1,ABP1/ABP1,ABP1/ABP1,abp1/abp1,abp1/abp1,abp1/abp1,abp1/abp1,abp1/abp1,control,Anti-ABP1,BY-2 cell Division stage,BY-2 cell elongation stage,control,Anti-ABP1,Tian et al., 1995; Richard et al., 2003,ABP1 is located both in the ER and at the outer face of the plasma membrane but the ABP1 in ER does not bind auxin.,ABP1 located at the plasma membrane is involved in the control of early auxin electrophysiological responses.,ABP1 and downstream auxin responses,Crosslink of ABP1 and TIR1 signaling pathways,ATPase is rapidly stimulated by auxin and there is a lot of evidence that ABP1 is the receptor relevant for this process. Auxin induced de-novo synthesis of ATPase.,Christian et al., 2006,二、赤霉素作用机理,1、 GA与受体结合，激活G蛋白，诱发cGMP途径和CaM及蛋白激酶途径。,二、赤霉素作用机理,1、 GA与受体结合，激活G蛋白，诱发cGMP途径和CaM及蛋白激酶途径。 2.GA促进酶的合成（特别是水解酶）。GA是编码这些酶基因的去阻遏抑物，促进mRNA的形成。 如诱导-淀粉酶 啤酒工业上的应用 3、GA调节IAA水平,激素控制植物伸长：GA促进伸长最明显（增加细胞伸展性），IAA促进细胞壁松驰（增加细胞可塑性），从而提高了细胞壁的可塑性，乙烯、ABA抑制细胞伸长。 GA提高木葡聚糖内转糖基酶活性，使伸展素穿入细胞壁，并使木葡糖切开，然后重新形成另一个木葡聚糖分子，再排列为木葡聚-纤维素网。IAA细胞壁酸化后活化扩展素（一种蛋白质），打断细胞壁多糖之间的H键，使细胞壁松驰，膨压推动细胞伸长。,三、细胞分裂素作用机理,五、细胞分裂素的作用机理,DNARNAProtein,HPK组氨酸蛋白激酶（H） CRE细胞分裂素受体 AHP组氨酸磷酸转移 ARR反应调节蛋白,四、脱落酸作用机理,1、对酶蛋白变构调节,改变酶分子结构，使酶分子结构不能与底物结合。,2、阻碍DNA聚合酶活性，使DNA转录不能进行，对基因表达起调控作用。,3、ABA诱导胞液Ca2+水平变化，使Ca2+成为第二信使。,五、乙烯作用机理,1、乙烯是附着在细胞某些金属蛋白位置上，起着调节作用,乙烯受体与乙烯结合后，受体蛋白二聚体化并通过自主磷酸化和磷酸转移来启动信号系统,CTR1组成形三重反应基因,EIN乙烯不敏感基因，ERF乙烯反应因子,ETR乙烯敏感基因（乙烯受体）,五、乙烯作用机理,2、乙烯改变膜透性（热敏蛋白）,乙烯,膜上受体蛋白,膜透性增加,气体交换加强,呼吸加强,物质交换加强,促进成熟,3、乙烯对生长素的影响,乙烯抑制生长素合成及运输，促进生长素的分解，通过降低IAA水平而促进脱落和衰老。,五、乙烯作用机理,五、乙烯作用机理,4、乙烯在翻译水平上起作用，引起特定mRNA合成，以此作为模板合成新酶类，这些酶涉及许多生理生化过程。,