植物生长物质复习思考题与答案.docx

第七章 植物生长物质复习思考题与答案(一) 名词解释?植物生长物质(plant growth substance) 能够调节植物生长发育的微量化学物质，包括植物激素和植物生长调节剂。植物激素(plant hormone，phytohormone) 在植物体内合成的、能从合成部位运往作用部位、对植物生长发育产生显著调节作用的微量小分子有机物。目前国际上公认的植物激素有五大类：生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸、乙烯。另外有人建议将油菜素甾体类、茉莉酸类也列为植物激素。植物生长调节剂(plant growth regulator) 一些具有类似于植物激素活性的人工合成的物质。如：2，4-D、萘乙酸、乙烯利等。极性运输(polar transport) 物质只能从植物形态学的一端向另一端运输而不能倒过来运输的现象，如植物体内生长素的向基性运输。乙烯的三重反应(triple response) 乙烯对植物生长具有的抑制茎的伸长生长、促进茎或根的增粗和使茎横向生长（即使茎失去负向地性生长）的三方面效应。偏上生长（epinasty growth） 指器官的上部生长速度快于下部的现象。乙烯对茎和叶柄都有偏上生长的作用，从而造成茎的横向生长和叶片下垂。生长延缓剂(growth retardant) 抑制植物亚顶端分生组织生长的生长调节剂，它能抑制节间伸长而不抑制顶芽生长，其效应可被活性GA所解除。生产中广泛使用的生长延缓剂有矮壮素、烯效唑、缩节安等。生长抑制剂(growth inhibitor) 抑制顶端分生组织生长的生长调节剂，它能干扰顶端细胞分裂，引起茎伸长的停顿和破坏顶端优势，其作用不能被赤霉素所恢复，常见的有脱落酸、青鲜素、水杨酸、整形素等。激素受体(hormone receptor) 能与激素特异结合并引起特殊生理效应的物质，一般是属于蛋白质。?（二）写出下列符号的中文名称，并简述其主要功能或作用IAA 吲哚乙酸(indole-3-acetic acid)，最早发现的一种生长素类植物激素，能显著影响植物的生长，在低浓度下促进生长（主要促进细胞伸长）；中等浓度抑制生长；高浓度可导致植物死亡。 NAA 萘乙酸(naphtalene acetic acid)，一种人工合成的生长素类物质。用于促进植物的插枝生根、防止器官脱落、促进雌花发育、诱导单性结实等。GA 赤霉素(gibberellin)，具有赤霉烷骨架、显著促进茎叶伸长生长的一类植物激素，有多种生理作用，如促进茎的伸长；代替长日照和低温的诱导，促进抽薹开花；打破延存器官（种子、地下茎）的休眠，促进雄花分化和诱导单性结实等。GA3 赤霉酸(gibberellic acid)，是天然赤霉素中的一种，现可通过微生物发酵产生，活性较强。能促进种子萌发和营养器官的伸长生长等。CTK 细胞分裂素(cytokinin)，一类植物激素，为腺嘌呤的衍生物，具有促进植物细胞的分裂、扩大、诱导芽的分化、延迟衰老、打破某些种子休眠等生理作用。 6-BA 6-苄基腺嘌呤(6-benzyl adenine)，一种人工合成的细胞分裂素物质。有促进细胞分裂、叶片保绿、防止落果和促进同化物运输等多种作用。ABA 脱落酸(abscisic acid)，一种植物激素，有诱导芽和种子的休眠、促进器官脱落、抑制生长和引起气孔关闭等生理作用。 ETH 乙烯(ethylene)，一种气体植物激素，有促进果实成熟、促进植物器官的衰老、脱落等生理作用。 JA 茉莉酸(jasmonic acid)，化学名称为3-氧-2-(2-戊烯基)-环戊烷乙酸。有抑制植物生长、萌发、促进衰老、提高抗性等生理作用。JA-Me 茉莉酸甲酯(methyl jasmonate)，化学名称为3-氧-2-(2-戊烯基)-环戊烷乙酸甲酯有挥发性。具有抑制植物生长、促进衰老等作用。PA 多胺(polyamines)，一类脂肪族的含氮碱，包括二胺、三胺、四胺及其它胺类。它的主要作用有促进生长、延缓植物衰老、提高抗性等。SA 水杨酸(salicylic acid)，即邻羟基苯甲酸。有生热、诱导开花和作为抗病的化学信号等功能。 BR 油菜素甾体类化合物(brassinosteroids)，被认为是第六类植物激素，最早在油菜花粉中发现，并被提取。有促进细胞伸长和分裂，促进光合作用，提高抗逆性等生理功能。PP333 氯丁唑(paclobutrazd)，化学名称为1-(对-氯苯基)-2-(1，2，4-三唑-1-基)-4，4-二甲基-戊烷-3醇，国内也叫多效唑，一种生长延缓剂，它可使植物根系发达，植物矮化，茎杆粗壮，增穗增粒，增强抗逆性。CCC 2-氯乙基三甲基氯化铵(chlorocholine chloride)，即矮壮素，一种常用的生长延缓剂，有使节间缩短、植株矮壮、叶色加深、防止徒长和倒伏、增强抗性等作用。 ACC 1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid)。乙烯生物合成的前体物质。IBA 吲哚丁酸(indole butyric acid)，是一种天然的生长素，也可人工合成。对促进植物发根有很好的效应。TIBA 2，3，5-三碘苯甲酸(2，3，5-triiodobenzoic acid)，一种生长抑制剂，能抑制生长素的极性运输，使植物矮化，消除顶端优势，增加分枝等作用。它常用于大豆生产。2，4-D 2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-dichlorophenoxyacetic acid)，一种生长素类植物生长调节剂。有类似生长素的作用。如促进插枝生根、诱导番茄形成无籽果、促进菠萝开花、防止器官脱落等功能，也可作为选择性除草剂杀除双子叶杂草。 B9 二甲基氨基琥珀酰胺酸(dimethyl aminosuccinamic acid)，也叫阿拉，一种生长延缓剂。抑制赤霉素的生物合成，有抑制果树新梢生长、代替人工整枝、有利花芽分化、提高坐果等作用，还可用来防止花生植株的徒长。 KT 激动素(kinetin)，6-呋喃氨基嘌呤，第一种被提纯鉴定的具有明显促进植物细胞分裂的物质，但在植物体内并不存在。Pix 1，1-二甲基哌啶翁氯化物(1，1-dimethyl pipericlinium chloride)，国内也叫缩节安，一种生长延缓剂。能延缓植物营养生长，使植株节间缩短，叶片变小，并能减少棉花蕾铃脱落，防止小麦倒伏。MH 顺丁烯二酸酰肼，也叫马来酰肼(maleic hydrazide)或青鲜素，一种生长抑制剂。抑制茎的伸长，抑制鳞茎和块茎在贮藏期间发芽。?(三) 问答题?1.五大类植物激素的主要生理作用是什么？答：五大类植物激素为生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。(1)生长素的生理作用 促进生长，如10-10molL-1生长素能促进根的伸长，但浓度高时抑制生长；促进插条不定根的形成，如发根素的主要成分就是荼乙酸；对养分有调运作用，可诱导无籽果实；其它生理作用如:引起顶端优势、促进菠萝开花、诱导雌花分化等。(2)赤霉素的生理作用 促进茎的伸长生长，如10 mgL-1GA3就显著促进水稻茎的伸长； 诱导开花；打破休眠，用2mgL-1的GA处理休眠状态的马铃薯能使其很快发芽；促进雄花分化，GA处理使雌雄异花同株的植物多开雄花；诱导单性结实等。(3)细胞分裂素的生理作用 促进细胞分裂，主要是对细胞质的分裂起作用；促进芽的分化；促进细胞扩大；促进侧芽发育，消除顶端优势；延缓器官衰老，可用来处理水果和鲜花等以保鲜保绿，防止落果；打破种子休眠，可代替光照打破需光种子的休眠。(4)脱落酸的生理作用 促进休眠；促进气孔关闭；抑制生长，该抑制效应是可逆的；促进脱落；增加抗逆性，ABA有应激激素之称。(5)乙烯的生理作用 改变生长习性，引起植株表现出特有的三重反应和偏上生长；促进成熟，有催熟激素之称；促进脱落，它是控制叶片脱落的主要激素；促进开花和雌花分化；诱导插枝不定根的形成，打破种子和芽的休眠，诱导次生物质的分泌。2.简要说明生长素的作用机理。答：关于生长素的作用机理有两种假说：酸生长理论和基因活化学说。(1) 酸生长理论（acid growth theory）的要点是：原生质膜上存在着非活化的质子泵(H+-ATP酶)，生长素作为泵的变构效应剂，与泵蛋白结合后使其活化；活化了的质子泵消耗能量（ATP），将细胞内的H+泵到细胞壁中，导致细胞壁基质溶液的pH下降；在酸性条件下，H+一方面使细胞壁中对酸不稳定的键(如氢键)断裂，另一方面(也是主要的方面)使细胞壁中的某些多糖水解酶（如纤维素酶）活化或增加，从而使连接木葡聚糖与纤维素微纤丝之间的键断裂，细胞壁松弛；细胞壁松弛后，细胞的压力势下降，导致细胞的水势下降，细胞吸水，体积增大而发生不可逆增长。(2) 基因活化学说认为：生长素与质膜上或细胞质中的受体结合；生长素-受体复合物诱发肌醇三磷酸（IP3）产生，IP3打开细胞器的钙通道，释放液泡中的Ca2+，增加细胞溶质Ca2+水平； Ca2+ 进入液泡，置换出H+，刺激质膜ATP酶活性，使蛋白质磷酸化；活化的蛋白质因子与生长素结合，形成蛋白质-生长素复合物，移到细胞核，合成特殊mRNA，最后在核糖体形成蛋白质(酶)，合成组成细胞质和细胞壁的物质，引起细胞的生长。3.五大类植物激素合成的前体各是什么物质？?答：生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯合成的前体物质分别是色氨酸、甲瓦龙酸、异戊烯基焦磷酸和AMP、甲瓦龙酸、甲硫氨酸。赤霉素和脱落酸的前体都来自甲瓦龙酸，所不同的是甲瓦龙酸在长日条件下形成赤霉素，而在短日条件下形成脱落酸。4.试述ETH的生物合成途径及其调控因素。答：ETH的生物合成途径为：蛋氨酸S-腺苷蛋氨酸（SAM）1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）乙烯（ETH）。调控乙烯生物合成的因素有发育因素和环境因素。(1)发育因素 在植物正常生长发育的某些时期，如种子萌发、果实后熟、叶的脱落和花的衰老等阶段都会诱导乙烯的产生。IAA可通过诱导ACC合成酶合成，以诱导乙烯产生。(2)环境因素 O2 缺氧将阻碍乙烯的形成。AVG（氨基乙氧基乙烯基甘氨酸）、AOA（氨基氧乙酸） AVG和AOA能抑制ACC的生成，从而也抑制乙烯的形成。 无机元素 在无机离子中，Co2+、Ni2+、Ag+都能乙烯的生成。逆境 各种逆境如低温、干旱、水涝、切割、碰撞、射线、虫害、真菌分泌物、除草剂、O3、SO2和CO2等化学物质都可诱导逆境乙烯的大量产生。5.为什么有的生长素类物质可用作除草剂？人工合成的生长素类在农业上有何应用？?答：生长素对植物生长具有双重作用：即在较低浓度下可促进生长，高浓度时则抑制生长，甚至杀死植物，所以有的生长素类物质如2，4-D可用作除草剂。人工合成的生长素在农业生产上的应用有：(1)促进插枝生根 生长素类可使一些不易生根的植物插枝生根，常用的人工合成的生长素是IBA、NAA、2，4-D等。(2)防止器官脱落 在生产上使用10mgL-1NAA或者1mgL-12，4-D可使棉花保蕾保铃。(3)促进单性结实 用10 mgL-1 2，4-D溶液喷洒番茄花簇，即可座果，促进结实，且可形成无籽果实。(4)促进菠萝开花 研究证明，凡是达到14个月营养生长期的菠萝植株，在1年内任何月份，用510 mgL-1 的NAA或2，4-D处理2个月后就能开花。(5)促进黄瓜雌花分化 用10 mgL-1NAA或500 mgL-1 IAA喷施黄瓜幼苗，能提高黄瓜雌花的数量，增加产量。(6)其他 用较高浓度的生长素可抑制马铃薯的发芽，也可疏花疏果，还可杀除杂草。6.IAA、GA、CTK生理效应有什么异同？ABA、ETH又有哪些异同？?答：(1)IAA、GA和CTK 共同点：都能促进细胞分裂；在一定程度上都能延缓器官衰老；调节基因表达，IAA、GA还能引起单性结实。不同点：IAA能促进细胞核分裂、对促进细胞分化和伸长具有双重作用，即在低浓度下促进生长，在高浓度下抑制生长，尤其是对离体器官效应更明显，还能维持顶端优势，促进雌花分化，促进不定根的形成；而GA促进分裂的作用主要是缩短了细胞周期中的G1期和S期，对整体植株促进细胞伸长生长效应明显，无双重效应，另外GA可促进雄花分化，抑制不定根的形成；细胞分裂素则主要促进细胞质的分裂和细胞扩大，促进芽的分化、打破顶端优势、促进侧芽生长，另外还能延缓衰老；GA、CTK都能打破一些种子休眠，而IAA能延长种子、块茎的休眠。(2)ABA和ETH共同点：都能促进器官的衰老、脱落，增强抗逆性，调节基因表达，一般情况下都抑制营养器官生长。不同点：ABA能促进休眠、引起气孔关闭，乙烯则能打破一些种子和芽的休眠，促进果实成熟，促进雌花分化，具有三重反应效应，引起不对称生长，诱导不定根的形成。7.除五大类激素外，植物体内还含有哪些能显著调节植物生长发育的有活性的物质？它们有哪些主要生理效应？?答：除五大类激素外，植物体内还含有以下能显著调节植物生长发育的有活性的物质：(1) 油菜素甾体类化合物（brassinosteroids，BRs） 如油菜素内酯（brassinolide，BR1，BL），主要生理效应有：促进细胞伸长和分裂；促进光合作用；提高抗逆性；促进萌发、参与光形态建成的作用。(2)茉莉酸类（jasmonates，JAs） 如茉莉酸（jasmonic acid，JA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，JA-Me），主要生理效应有：抑制生长和萌发；促进生根；促进衰老；抑制花芽分化；提高抗性；促进块茎形成，诱导气孔关闭。 (3)水杨酸（salicylic acid，SA） 主要生理效应有：诱导某些植物产热；诱导开花；增强抗性；抑制顶端优势；促进种子萌发。(4)多胺类（polyamines，PA） 如腐胺（putrescine，Put），尸胺（cadaverine，Cad），亚精胺（spermidine，Spd），精胺（spermine，Spm），主要生理效应有：促进生长；延缓衰老；提高抗性；参与光形态建成；调节植物的开花过程；促进根系对无机离子吸收。8.农业上常用的生长调节剂有哪些？在作物生产上有哪些应用？答：根据对植物生长的效应，农业上常用的生长调节剂可分为三类： (1)植物生长促进剂 如生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、油菜素内酯等生长调节剂。如IBA、NAA可用于插枝生根；NAA、GA、6-BA、2，4-D可防止器官脱落；2，4-D、NAA、GA、乙烯利可促进菠萝开花；乙烯利、IAA可促进雌花发育；GA可促进雄花发育、促进营养生长；乙烯利可催熟果实，促进茶树花蕾掉落，促进橡胶树分泌乳胶等。(2)植物生长抑制剂 如用三碘苯甲酸可增加大豆分枝；用整形素能使植株矮化而常用来塑造木本盆景。(3)植物生长延缓剂 如PP333、矮壮素、烯效唑、缩节安等可用来调控株型。9.植物体内有哪些因素决定了特定组织中生长素的含量？?答：植物体内有下列因素决定特定组织中生长素的含量：(1)与生长素生物合成有关的酶活性 酶活性高时，组织中生长素含量高。(2)吲哚乙酸氧化酶、过氧化物酶活性、酚类物质、色素种类及水平 氧化酶活性高，组织中生长素含量降低；酚类物质可能抑制IAA与氨基酸的结合，影响IAA的侧链的氧化过程，并可抑制IAA的极性运输，使IAA在体内的分布受影响；在有天然色素（可能是核黄素或紫黄质）或合成色素存在的情况下，IAA的光氧化作用将大大加速，降低IAA的含量。(3)矿质元素 如锌影响生长素前体色氨酸的合成，进而影响生长素含量。 (4)形成束缚型生长素的量 束缚型生长素可作为IAA的贮藏和运输的形式，调节游离生长素的含量。(5)生长素的运输 生长素的运输（输出或输入）等决定了特定组织中的生长素的含量。10.各种赤霉素的结构、活性共同点及相互区别是什么？?答：(1)共同点：各种赤霉素都具有赤霉烷结构；所有有活性的赤霉素的第七位碳为羧基；C17上要有双键。(2)不同点：据赤霉素中碳原子数的不同可分为20C赤霉素和19C赤霉素；19C赤霉素活性较高；A环有内酯的赤霉素活性较高；C3上有羟基时活性较强；第2位有羟基时丧失活性。11.在调控植物的生长发育方面，五大类植物激素之间在哪些方面表现出增效作用或颉颃作用？答：(1)增效作用方面 生长素和赤霉素在促进植物节间的伸长生长方面、生长素和细胞分裂素在促进细胞分裂、脱落酸和乙烯在促进器官脱落时表现出增效作用。如IAA促进核的分裂，CTK促进质的分裂，两者共同作用，加快了细胞分裂。(2)颉颃作用方面 GA和ABA在影响-淀粉酶合成上、GA和ABA在影响伸长生长方面、生长素和脱落酸在影响器官脱落上、脱落酸和细胞分裂素在作用衰老进程上、IAA和CTK在影响顶端优势等方面均表现出颉颃作用。如GA促进禾谷类种子-淀粉酶合成，而ABA抑制-淀粉酶合成；IAA维持顶端优势，而CTK减弱顶端优势。12.如何用生物测试法来鉴别生长素、赤霉素与细胞分裂素？鉴别脱落酸和乙烯？答：(1)生长素、赤霉素与细胞分裂素的鉴别：分别用100mgL-1生长素、赤霉素与细胞分裂素处理（叶面涂抹）萝卜子叶，若能促进萝卜子叶膨大的，则为细胞分裂素，用剩下的两种激素溶液喷施1叶期水稻（如珍珠矮品种）幼苗地上部分，三天后观察，若能明显促进水稻幼苗生长的，则为赤霉素，而另一种激素则为生长素。也可先用燕麦试法检验出生长素，然后用萝卜子叶法判断细胞分裂素。(2)脱落酸和乙烯的鉴别：分别用一定浓度的两种激素处理暗中发芽3天的黄化豌豆幼苗，2天后观察，能使豌豆幼苗产生三重反应的为乙烯，另一种则为脱落酸。分别用一定浓度的两种激素涂抹于去除叶片的棉花外植体叶柄切口上，几天后能使叶柄脱落的激素为ABA，而另一种则为乙烯。13.用10g株-1GA俅在不同时间处理豌豆幼苗，得到图7-31所示结果，从这项研究中引出的结论是什么？答：从这项研究中引出的结论有：(1)GA3对幼苗生长有显著的促进作用，不论在幼苗期何时使用都能增加苗高。(2)在本试验的时间范围内，GA3处理豌豆幼苗时间越早（如第3天），其对苗高的影响越明显，处理时间越晚（如第9天），则效果较差（与对照差不多），这表明豌豆幼苗对外源GA3的敏感性在一定时间范围内随发育的进程而降低。14.乙烯是如何促进果实成熟的？答：（1）促进呼吸，诱导呼吸跃变，加快果实成熟代谢。（2）乙烯增加了果实细胞膜的透性，加速了气体交换，使得膜的分室作用减弱，酶能与底物接触。（3）乙烯可诱导多种与果实成熟相关的基因表达，如纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶、几丁质酶基因等，从而满足了果实成熟过程中有机物质、色素的变化及果实变软等过程的需要。? 15.不同种类的生长素对培养在含有BA的MS培养基中的花生子叶分化芽的影响如表7-5所示。表中数据说明了什么问题？?表7-5 不同种类的生长素对花生子叶分化芽的影响(分化率%)?生长素浓度 (gg-1) NAA 2，4-D IAA IBA BA(gg-1) BA(gg-1) BA(gg-1) BA(gg-1)2 5 2 5 2 5 20 62.0 64.0 62.0 64.0 62.0 64.0 62.0 0.5 60.0 59.0 65.7 56.4 60.0 66.7 60.0 1 52.5 55.4 62.0 22.0 65.0 76.7 60.0 2 26.8 20.7 53.9 35.0 65.0 86.7 47.6 5 10.3 0.0 42.0 34.5 75.0 84.8 26.5 答：表中数据说明了不同浓度的NAA、2，4-D和IBA 对芽的分化均起抑制作用。在BA为2 gg-1时，同一浓度生长素中NAA的抑制作用最强；在两种BA浓度下，IAA对芽的分化均起促进作用，在BA为5 gg-1时，2 gg-1IAA的促进作用最明显。16.请计算0.175g.g-1IAA溶液的摩尔浓度。?答：IAA的分子量为1750.175gg-1IAA溶液的浓度为0.17510-6g10-3L摩尔浓度=0.17510-6g10-3L175gmol-1=10-6molL-117.要配制1L MS培养基，其中BA浓度为10-5mol L-1，NAA浓度为10-7mol L-1。应加入10-3mol L-1的BA和10-4molL-1的NAA各多少毫升？在这种培养基上培养烟草愈伤组织，可能会得到什么结果？? 答：(1) 所需BA母液的毫升数(1L10-5molL-1)10-3molL-1=10-2L=10ml(2) 所需NAA母液的毫升数(1L10-7molL-1)10-4mol.L-1=10-3L=1ml 配制1L MS培养基，应加入10-3molL-1的BA 10ml和10-4molL-1的NAA 1ml。此培养基中BA浓度是NAA浓度100倍，在这种培养基上培养烟草愈伤组织极可能分化出芽。18.将2mgIAA配成1000ml的水溶液，分别处理豌豆的离体根和茎，可能会产生什么结果？?答：所配制的IAA溶液浓度为：2mgL-1175103mgmol-11.110-5molL-1 (175为IAA的分子量)由于促进根生长的最适生长素浓度为10-10molL-1，促进茎生长的最适生长素浓度为10-5molL-1，所以本实验中将1.110-5molL-1IAA溶液分别处理豌豆的离体根和茎，可能会抑制根的生长而促进茎的生长。