乙烯的生理功能及其调控
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植物乙烯和脱落酸代谢通路的生理特征和调节机制引言植物生长发育过程中,乙烯和脱落酸代谢是重要的生理过程,对植物生长发育及环境适应性具有关键作用。
本文将探讨植物乙烯和脱落酸代谢通路的生理特征和调节机制。
一、乙烯的生理特征1. 乙烯的合成和信号转导乙烯是一种气体植物激素,可以由多种途径合成,包括表观遗传、转录后修饰、蛋白质降解等。
乙烯合成途径通过S-腺苷甲硫氨酸(SAM)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)转化生成乙烯。
乙烯信号转导主要发生在受体与杀死信号复合物(SKP1-CUL1-F-box E3 ubiquitin ligase)的交互作用,并通过两个分支信号转导途径进行,即ETR1/CNF2分支和CTR1分支。
2. 乙烯的生理功能乙烯参与了植物的多个生理反应,包括种子萌发、幼苗生长、花期调节、抗逆和果实的成熟,所以被视为是植物的“调节物”。
乙烯介导的生理反应有两种类型,一种是促进型生理反应,例如促进果实成熟和调控花开花落;一种是抑制型生理反应,例如抑制休眠期间的萌芽。
二、脱落酸代谢通路的生理特征和调节机制1. 脱落酸的代谢途径脱落酸是一种植物激素,可以通过多种途径合成,包括异戊烷代谢途径、支链氨基酸代谢途径和苯丙氨酸途径。
其中,异戊烷代谢途径是最主要的合成途径。
2. 脱落酸的生理功能脱落酸参与了植物的多个生理反应,包括休眠、开花、受精和果实发育等。
脱落酸介导的生理反应有两种类型,一种是促进型生理反应,例如调控花期和参与受精过程;一种是抑制型生理反应,例如休眠期间脱落酸的积累使得植物进入休眠状态。
3. 脱落酸的调节机制脱落酸的调节机制主要涉及到ABA水平和激素合成途径方面的调节。
ABA可以促进或抑制脱落酸的合成,进而调节脱落酸的生理功能。
激素合成途径方面,也能够调节脱落酸的生理功能。
例如,茉莉酸可以抑制脱落酸的合成,进而调节开花时间和花期。
结论植物乙烯和脱落酸代谢通路是植物重要的生理过程,是植物与环境互动的重要手段。
植物信号通路与代谢物互作及其生理功能调控植物作为生命体的一种,不仅仅是为了自身的生长和繁衍而存在,它也在进行着和外在环境的相互应对和交互作用。
这种交互作用的过程中,植物的信号通路和代谢物的互作,对于植物的生理功能调控有着十分重要的作用。
植物信号通路是指植物受到外界刺激后,经过一系列信号传递途径,最终激活特定的生理反应的过程。
这个过程包括了外界信号感知、信号传递和信号响应等模块。
其中,代表性的植物信号通路包括乙烯信号通路、赤霉素信号通路、激素和水分平衡调控机制等等。
乙烯信号通路是一种在植物响应各类生物或非生物环境压力时起着重要作用的通路。
它能够调控植物的生长发育、营养代谢、生物防御机制等多种生理过程。
在乙烯信号通路中,乙烯也是重要的代谢物之一,其通过特定的酶类调节,参与到植物的生长发育和免疫防御机制当中。
在乙烯信号通路的调控中,乙烯的代谢物还能够直接参与其中。
比如,乙烯通过提高一氧化氮的水平,促进植物的光响应和繁殖生理调控。
另外,茉莉酸、反式酸和油酸也被认为是乙烯合成和调控信号的重要代谢产物。
除此之外,植物代谢产物的互作还可以通过一些复杂的交叉反馈机制,来调节植物各个方面的生理功能。
例如,葡萄糖代谢通路直接参与到光合作用和能量代谢当中,而在一些信号通路中,葡萄糖水平的升高被认为是信号的响应和作用的必要条件。
与葡萄糖代谢相关的还有其他代谢产物,如丙酮酸、苹果酸、柠檬酸等。
这些代谢产物参与到了植物繁殖和营养代谢中,对植物的生长发育和代谢过程都有着重要的影响。
一氧化氮作为重要的信号分子,能够调控植物的生长发育和免疫防御机制,影响水分平衡调节、干旱和盐碱胁迫等方面。
它通过抗氧化酶、激素调控以及酶类反应等多种途径,参与到植物的代谢、信号调节以及细胞膜通透性调控中。
以上只是对植物信号通路和代谢产物的互作做了简单的介绍。
在实际研究中,还有许多复杂的反馈机制,需要通过大量的生理和生化实验来进行验证和论证。
了解植物信号通路和代谢产物的互作,对于理解植物的生长发育、环境响应和生态适应性等多个方面都是十分重要的。
乙烯生物知识点总结一、乙烯的基本性质乙烯是一种无色、有刺激性气味的气体,在常温常压下呈高燃烧性,并且与空气形成爆炸性混合物。
乙烯可溶于许多非极性溶剂,但不溶于水。
乙烯在火焰中可自由基重排,形成苯、乙炔和丙烯等化合物。
此外,乙烯还具有对植物生长发育具有重要作用的特殊性质,在植物生理学研究中具有重要的研究价值。
二、乙烯在植物中的生物学功能1. 乙烯的产生乙烯是一种重要的植物气体激素,由于乙烯的化学性质活泼,不稳定,难以保存,因此,植物体内一般不储存乙烯,而是在需要时即合成,这种合成是通过烯烃途径产生的,即从蛋氨酸与乙醇发酵产生。
2. 乙烯的作用乙烯是一种多功能的植物生长调节物质,它影响着植物的生长、发育、开花、结果、落叶、休眠和逆境适应等生理生态过程。
在植物生长发育的各个阶段,乙烯都发挥着独特的作用,具体包括以下几个方面。
(1)促进植物生长发育。
乙烯能促进植物的伸长生长,增加细胞间距,从而使植株形成开花、结果等。
(2)促进果实成熟。
乙烯在果实成熟过程中发挥着重要作用,能促进果实的成熟和脱落,使果实由青色转变为成熟色。
(3)调节植物的逆境适应性。
植物在遭受环境胁迫时,会产生大量乙烯,从而增强植物对逆境的适应性。
(4)参与植物光信号传导。
乙烯是植物光信号传导途径的重要组成部分,它能够促进光合作用的进行和调控,对植物的光合作用有一定的影响。
3. 乙烯的调控乙烯在植物体内是通过一系列调控机制来实现其生物学功能的。
乙烯的合成、降解和信号传导等过程受到多种因素的调控,例如植物内源物质、外界环境因素以及其他植物激素等。
这些因素对乙烯的产生和作用起着重要的调节作用,进而影响植物的生长、发育和逆境适应等生理生态过程。
值得一提的是,乙烯和其他植物激素之间存在着相互作用关系,这种相互作用关系有助于植物对环境变化做出合适的生理调节反应。
比如,乙烯与赤霉素之间的互作关系在植物的生长发育和逆境适应中起着重要作用,乙烯能增强赤霉素的生长促进作用,进而对植物生长发育产生调控作用。
2017-2022年高考真题汇编——植物生命活动的调节(单选题)1.(2022·全国甲卷·高考真题)植物激素通常与其受体结合才能发挥生理作用。
喷施某种植物激素,能使某种作物的矮生突变体长高。
关于该矮生突变体矮生的原因,下列推测合理的是()A.赤霉素合成途径受阻B.赤霉素受体合成受阻C.脱落酸合成途径受阻D.脱落酸受体合成受阻【答案】A【解析】【分析】赤霉素:合成部位:幼芽、幼根和未成熟的种子等幼嫩部分;主要生理功能:促进细胞的伸长;解除种子、块茎的休眠并促进萌发的作用。
【详解】AB、赤霉素具有促进细胞伸长的功能,该作用的发挥需要与受体结合后才能完成,故喷施某种激素后作物的矮生突变体长高,说明喷施的为赤霉素,矮生突变体矮生的原因是缺乏赤霉素而非受体合成受阻(若受体合成受阻,则外源激素也不能起作用),A正确,B错误;CD、脱落酸抑制植物细胞的分裂和种子的萌发,与植物矮化无直接关系,CD错误。
故选A。
2.(2022·山东·高考真题)石蒜地下鳞茎的产量与鳞茎内淀粉的积累量呈正相关。
为研究植物生长调节剂对石蒜鳞茎产量的影响,将适量赤霉素和植物生长调节剂多效唑的粉末分别溶于少量甲醇后用清水稀释,处理长势相同的石蒜幼苗,鳞茎中合成淀粉的关键酶AGPase的活性如图。
下列说法正确的是()A.多效唑通过增强AGPase活性直接参与细胞代谢B.对照组应使用等量清水处理与实验组长势相同的石蒜幼苗C.喷施赤霉素能促进石蒜植株的生长,提高鳞茎产量D.该实验设计遵循了实验变量控制中的“加法原理”【答案】D【解析】【分析】由图可知,与对照组比较,多效唑可提高鳞茎中合成淀粉的关键酶AGPase的活性,赤霉素降低AGPase的活性。
【详解】A、由图可知,多效唑可以增强AGPase活性,促进鳞茎中淀粉的合成,间接参与细胞代谢,A错误;B、由题“适量赤霉素和植物生长调节剂多效唑的粉末分别溶于少量甲醇后用清水稀释”可知,对照组应使用等量的甲醇-清水稀释液处理,B错误;C、由题可知,赤霉素降低AGPase的活性,进而抑制鳞茎中淀粉的积累,根据石蒜地下鳞茎的产量与鳞茎内淀粉的积累量呈正相关,喷施赤霉素不能提高鳞茎产量,反而使得鳞茎产量减少,C错误;D、与常态比较,人为增加某种影响因素的称为“加法原理”,用外源激素赤霉素和植物生长调节剂多效唑处理遵循了实验变量控制中的“加法原理”,D正确。
植物的激素调控植物激素,也被称为植物内源激素或植物生长物质,是植物内部产生的一类低浓度有机物质,它们在植物生长发育中起着重要的调控作用。
激素可以通过影响植物的生长、开花、落叶等生理过程来保持植物体内的平衡。
本文将从植物的不同激素类型和它们的作用机制出发,探讨植物的激素调控。
一、植物激素的类型植物激素包括赤霉素、生长素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等多种类型。
每种激素都有其独特的作用方式和对植物生长发育的影响。
1. 赤霉素赤霉素是一种促进植物幼苗伸长和增加生物体活跃性的激素。
它在茎尖、芽、根尖等处合成,并通过物质运输系统传输到植物不同部位,促进茎、根的伸长、开花等过程。
2. 生长素生长素是一种起源于茎、叶和根的植物激素,对植物的伸长、细胞分化和细胞分裂产生影响。
它能促进植物细胞的伸长并参与根系生长、向光性、开花和果实的发育等过程。
3. 细胞分裂素细胞分裂素在植物体内以循环形式存在,具有促进植物细胞分裂和增殖的作用。
它主要在细胞分裂期间积累并参与形成新的生长点,对植物增高和细胞扩张十分重要。
4. 脱落酸脱落酸是植物中含量最低的激素之一,在幼苗萌发、叶片落叶等过程中起着重要作用。
它通过控制叶片和果实的落叶时间来影响植物的生长发育。
5. 乙烯乙烯是一种气体激素,能够影响植物的生长、开花和果实成熟等过程。
它在植物胁迫和果实腐烂等方面具有重要的调控作用。
二、激素的调控机制植物激素的调控机制主要包括合成、传导、感受和反应等过程。
这些过程密切相关,相互作用,共同调控植物的生长发育。
1. 激素合成植物激素在植物体内通过生物合成途径进行合成。
不同激素合成途径不同,但均需要特定的酶催化。
激素的合成受到许多内外界因素的调控,如光照、温度和营养等。
2. 激素传导植物体内的激素传导主要通过植物维管束系统进行。
激素在植物体内以极低浓度存在,通过维管束系统的运输来达到不同部位。
激素的传导受到维管束运输速度、细胞壁渗透性等因素的影响。
植物激素生理学与生物化学植物激素是一类在植物生长和发育中起到调节作用的化学物质,它们通过调控植物的生长、开花、叶片衰老、果实成熟等过程,对植物的生理和生化反应产生重要影响。
本文将介绍植物激素的分类、生理功能以及其与生物化学的关系。
一、植物激素的分类植物激素根据其化学性质和功能特点可分为以下几类:生长素、赤霉素、细胞分裂素、独脚金内酯、乙烯、脱落酸等。
每一类激素在植物生长发育中都扮演着独特的角色。
二、植物激素的生理功能1. 生长素:促进植物的细胞分裂和伸长,参与茎、叶、根的发育过程。
2. 赤霉素:促进植物的伸长和分化,影响植物的开花和果实发育。
3. 细胞分裂素:促进细胞分裂和组织增殖,调节茎尖和根尖的生长。
4. 独脚金内酯:促进种子发芽和生根,控制植物的营养生长。
5. 乙烯:调控植物的果实成熟和落叶,影响植物对环境的适应能力。
6. 脱落酸:引发叶片衰老和果实脱落,参与植物的生长周期调控。
三、植物激素与生物化学的关系植物激素在植物体内的合成和代谢受到生物化学过程的调控。
植物激素的合成通常涉及多个酶的参与,通过生化途径的调控来保持激素的平衡。
同时,植物激素与生物化学物质之间也存在相互作用,影响激素的生物效应。
1. 合成调控:植物激素的合成涉及多个酶的催化作用,例如生长素的合成需要赤霉素、细胞分裂素和氧化酶等酶的参与,这些酶在合成过程中起到关键的调控作用,保持激素的平衡。
2. 代谢调节:植物激素在植物体内循环代谢,其代谢酶可以影响激素的分解和转化。
例如,细胞分裂素通过细胞分裂素脱氧酶转化为无活性形式,维持植物体内细胞分裂素的浓度平衡。
3. 相互作用:植物激素与其他生物化学物质之间存在相互作用。
例如,生长素可以通过调节细胞壁松弛酶的活性,影响植物的细胞伸长。
赤霉素和脱落酸也可以相互调控,参与植物的开花和叶片衰老等生理过程。
结论植物激素是植物生长和发育过程中不可或缺的重要调节因子,它们通过调控植物的细胞分裂、伸长、开花、衰老等生理过程,影响植物的形态和功能。
果蔬成熟乙烯生物合成与调控研究进展作者:张丽艳严翔方贻文张洪铭来源:《现代园艺·下半月园林版》 2014年第11期张丽艳严翔方贻文张洪铭(江西省赣州市柑桔科学研究所,江西赣州341000)摘要:乙烯促进采后果蔬的成熟和衰老,因此调控乙烯的生理合成和作用方式逐渐成为采后研究领域的主要内容。
本文对果蔬成熟过程中乙烯的生物合成与分子水平的调控进行了简要总结,主要是乙烯合成过程中的关键酶及信号转导对果蔬成熟的影响进行了讨论,提出了目前研究中存在的问题和进一步的研究方向。
关键词:成熟衰老;乙烯;乙烯生物合成;乙烯信号转导;基因工程乙烯因对果蔬的成熟具有强烈的促进作用而被誉为“果蔬成熟激素”,与果蔬的成熟衰老有密切的关系。
在生产实践中,科研工作者可通过调控乙烯这把开关来调节果蔬的成熟,进一步干预果蔬的贮藏寿命。
因此,了解乙烯的生物合成途径、调节机理能更清楚地认识果蔬的成熟过程,对果蔬的运输、储藏、保鲜意义重大。
本文对果蔬成熟衰老过程中乙烯的生物合成途径、乙烯合成的基因工程调控、乙烯信号转导及调控的研究进展进行了综述;讨论了果蔬成熟过程中乙烯生物合成及调控研究领域存在的问题,展望了生物工程技术尤其是反义基因技术在乙烯合成领域的应用前景。
2 果蔬成熟过程中乙烯的生物合成途径2.1 乙烯的合成乙烯生物合成的主要途径可以概括如下:蛋氨酸→ SAM → ACC → 乙烯(Wang et al;2004;关永贺,2006)。
2.2 合成乙烯的两个系统在植物中乙烯的合成有2个系统: 系统Ⅰ和系统Ⅱ(Mcmurchie et al.,1972)。
根据植物果实和花器官内乙烯是否大量生成,人们把果实分为跃变型和非跃变型两大类(史国安,2003)。
跃变型果蔬中乙烯的生物合成有2个调节系统,系统Ⅰ只负责呼吸跃变发生前果实中低速率的基础乙烯生成;当系统Ⅰ产生的乙烯达到一定程度时,系统Ⅱ开始产生乙烯,负责呼吸跃变时成熟过程中乙烯自我催化大量生成(冯晨静等,2005;王淼等,2009)。
如何利用植物乙烯调节植物生长植物乙烯是一种重要的植物激素,对植物生长和发育起着至关重要的调节作用。
在过去的几十年里,科学家们对植物乙烯的研究取得了许多重要的突破,深入了解了植物乙烯的合成、信号传导和生理功能。
本文将探讨如何利用植物乙烯调节植物生长。
首先,我们需要了解植物乙烯的合成和信号传导机制。
植物乙烯的合成主要通过植物体内的酶催化反应来完成。
在植物受到外界刺激时,例如干旱、高温、病虫害等,植物体内的酶会被激活,促使乙烯的合成增加。
合成的乙烯会通过植物体内的细胞间隙传播到各个组织和器官,从而影响植物的生长和发育。
其次,植物乙烯对植物生长的调节作用主要表现在促进细胞分裂和伸长、调控开花和果实成熟等方面。
乙烯可以促进细胞分裂和伸长,使植物的茎、叶和根部生长更加旺盛。
此外,乙烯还可以调控植物的开花和果实成熟过程。
在植物的生殖发育中,乙烯可以促进花蕾的形成和开放,同时也可以促进果实的发育和成熟。
因此,合理利用植物乙烯可以提高植物的产量和品质。
然而,植物乙烯的过度积累也可能对植物的生长和发育造成负面影响。
当植物受到外界刺激时,乙烯的合成会增加,但如果乙烯的合成过于剧烈,就会导致植物的生长受到抑制。
因此,合理调节植物乙烯的合成和信号传导对于植物的生长和发育至关重要。
如何利用植物乙烯调节植物生长呢?首先,我们可以通过外源施用乙烯来促进植物的生长。
例如,在蔬菜种植中,可以通过喷洒乙烯类激素来促进幼苗的生长和发育,提高产量和品质。
此外,在果树栽培中,可以利用乙烯来调控果实的成熟过程,延长果实的保鲜期,提高果实的品质。
其次,我们可以通过遗传改良来调节植物乙烯的合成和信号传导。
通过基因工程技术,可以将与植物乙烯合成和信号传导相关的基因进行转化,从而调控植物乙烯的合成和信号传导。
例如,通过转基因技术,可以增加植物体内乙烯合成酶的表达量,从而促进植物的生长和发育。
此外,还可以通过转基因技术抑制植物体内乙烯信号传导的相关基因,从而减少乙烯的作用,达到调节植物生长的目的。
植物激素调控基因表达的实例概述说明以及解释1. 引言1.1 概述植物激素是一类由植物自身合成的化学物质,它们在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。
通过调节各种基因表达水平,植物激素能够影响根系发育、叶片展开、花果生长、光合作用等多个方面的生理过程。
本文旨在通过介绍具体实例来解释植物激素如何调控基因表达,并阐明这些调控与植物生长发育之间的关系。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述:首先,我们会先从基本知识出发,介绍不同种类和功能的植物激素以及它们的合成和传输机制,还有与之相关的信号转导途径。
接下来,我们将探讨基因表达调控与植物激素之间的关系,包括转录水平调控机制、翻译水平调控机制和后转录调控机制。
然后,我们会详细阐述两个实例:一是生长素对根系发育、果实发育以及幼苗光反应中基因表达的调控作用和机制;二是赤霉素在蛋白降解、花开花落以及植物抗逆过程中基因表达的调控示例和机制分析。
最后,我们将总结植物激素调控基因表达的重要性,并展望未来研究方向和应用前景。
1.3 目的本文旨在通过实例展示植物激素如何调控基因表达,以增加对这一领域研究的理解。
通过深入了解植物激素与基因表达之间的关系,我们可以更好地理解植物生长发育的重要机制,并为未来进一步研究和应用提供指导。
2. 植物激素的基本知识2.1 激素种类及功能植物体内存在多种类型的激素,这些激素在调控植物的生长发育过程中发挥着重要的作用。
- 生长素(Auxin):生长素是一种具有促进细胞伸长和分裂能力的激素。
它参与了根系和茎部的生长、果实的发育、叶片展开以及器官定向生长等过程。
- 赤霉素(Gibberellin):赤霉素对促进幼苗萌发、花粉管伸长、茎段延伸、花开花落等过程起到重要作用。
- 细胞分裂激动素(Cytokinin):细胞分裂激动素可以促进细胞分裂,并调节植物组织器官的增殖和分化,影响叶片老化和延缓衰老。
- 脱落酸(Abscisic Acid):脱落酸在调控种子萌发、抑制根系生长、促使休眠期等方面扮演着重要角色。
乙烯及其调控乙烯的生理功能及其调控赵瑞平第二章乙烯的生理功能及其调控第一节乙烯的特性及其生理功能一、概述乙烯是最简单的不饱和碳氢化合物,气体,具甜味无毒,可用乙醇和硫酸加热制取,或用接触法以乙醇蒸气通过400℃的氧化铝制得。
所有的高等植物的器官,组织和细胞都可产生乙烯,生长期间微少,现在特定时期(萌发、成熟、衰老)中产量急增。
上世纪的前半个时期,一直讨论乙烯是成熟的扳机(trigger)、还是成熟的产物,到1960年才能承认乙烯是一种内源植物激素。
二、乙烯的生理功能:乙烯起作用的浓度很低,其生理作用是多方面的。
如黄化豌豆幼苗引起的“三重反应”即矮化、增粗、叶柄偏上性生长等,对一般植物的根、茎、侧芽的生长均有抑制作用,现在我们主要讨论其在衰老器官中的作用。
1、乙烯对叶片衰老的影响离体叶片或植株上的叶片在衰老期间的呼吸漂移与跃变型果实相多,叶片在衰老变过程中呼吸上升与乙烯的产生同步增长。
乙烯和脱落酸加速叶片衰老,可刺激水解过程,降低膜的稳定性。
2、乙烯与切花的凋萎:切花的呼吸也存在跃变型和非跃变型,一般花托细胞是乙烯合成的场所,开花以后花瓣中的细胞分裂素水平迅速降低,接着脱落酸水平上升,并促进乙烯释放,在外源乙烯诱导下加速切花的衰老过程,乙烯促进切花组织细胞膜的透性增加。
3、乙烯对果实呼吸与成熟的影响:乙烯是一种催熟激素,它对果实成熟和呼吸都有刺激作用。
(1)幼小果实中的乙烯很少达PPd级,成熟前或呼吸跃变前才明显增加,如鸭梨中随着乙烯增加,呼吸明显增加,叶绿素逐渐消退,果实变黄,淀粉水解,芳香物发,使用外源性乙烯会引起跃变型果实产生一个典型的呼吸跃变,加速成熟。
这种效应在自然跃变期到来之前进行处理,呼吸跃变后期应用外源乙烯,呼吸强度不发生变化。
(2)乙烯对于跃变型果实只能加速跃变峄提前出现而不会改变呼吸跃变模式,且在温度较高的条件下,所用的乙烯浓度越高,呼吸跃变就越提前。
(3)非跃变型果实,呼吸强度增加是随乙烯浓度增加而提高。
高二生物其他植物激素知识点高二生物:其他植物激素知识点植物激素是调控植物生长、发育和响应环境变化的重要信号分子。
除了常见的植物激素如生长素、赤霉素和脱落酸外,还存在着一些其他植物激素,对植物的生理功能具有重要影响。
本文将介绍几种常见的其他植物激素:乙烯、脱落酸和植物梯度物质。
一、乙烯乙烯是一种气体激素,也被称为生长激素。
它能够促进植物的生长,并且在果实成熟、开花和落叶过程中起到重要作用。
乙烯的合成主要来自于脱落酸的代谢产物。
乙烯的功能主要有以下几个方面:1. 促进植物生长:乙烯能够促进茎和根的伸长,使植物能够适应环境变化。
2. 控制果实成熟:乙烯能够调控果实的成熟过程,促使果实颜色变化,增加果实的糖分含量,提高食用价值。
3. 促进落叶:在秋季,乙烯的合成会增加,从而促使植物的叶片逐渐变黄并脱落,为植物的休眠做好准备。
二、脱落酸脱落酸是一种类激素物质,广泛存在于植物体内,对植物的生长、发育和适应环境起到重要作用。
脱落酸的功能主要有以下几个方面:1. 促进植物生长:脱落酸能够促进植物茎和根的生长,抑制侧芽的生长,使植物长得更加直立。
2. 控制开花:脱落酸能够促进植物的开花过程,通过激活芽的分化和花器官的发育,使植物能够顺利开花。
3. 调节休眠:在秋季,脱落酸的合成会增加,从而抑制植物的生长,使植物进入休眠状态,以应对寒冷的冬季环境。
三、植物梯度物质植物梯度物质是一种通过植物体内梯度分布而发挥生理活性的物质。
常见的植物梯度物质包括光梯度物质和化学梯度物质。
1. 光梯度物质:光梯度物质是由光合作用产生的,能够在植物体内形成光梯度,影响光合作用的进行。
光梯度物质的合成和运输受到光照条件的调节,在光照不足的情况下,光梯度物质会积累在叶片的基部,促使植物向阳光方向生长。
2. 化学梯度物质:化学梯度物质是由植物体内的激素分泌所形成,能够在植物体内形成化学梯度,调节植物的生长和发育。
化学梯度物质的合成和运输受到植物内部和外部因素的影响,在植物体内形成浓度梯度,引导植物的根、茎、叶等器官的发育。
第 9章 植物的成熟与衰老生理自测题:一、名词解释:1. 单性结实2. 天然单性结实3. 刺激性单性结实4. 假单性结实 5 休眠 6. 硬实 7. 后熟8. 层积处理 9.呼吸高峰 10. 跃变型果实 11. 非跃变型果实 12 .衰老 13. 老化 14. 脱落15. 离区与离层 16. 自由基 17. 程序性细胞死亡二、缩写符号翻译:1.LOX 2.PCD 3.GR 4.GPX 5.PME三、填空题:1.种子成熟过程中,脂肪是由______转化来的。
2.风旱不实的种子中蛋白质的相对含量__________。
3.籽粒成熟期ABA的含量______。
4.北方小麦的蛋白质含量比南方的__________。
北方油料种子的含油量比南方的________。
5.温度较低而昼夜温差大时有利于__________脂肪酸的形成。
6.人们认为果实发生呼吸跃变的原因是由于果实中产生______________结果。
7.核果的生长曲线呈__________型。
8.未成熟的柿子之所以有涩味是由于细胞液内含有__________。
9.果实成熟后变甜是由于__________的缘故。
10.用__________破除马铃薯休眠是当前有效的方法。
11. 叶片衰老时, 蛋白质含量下降的原因有两种可能: 一是蛋白质_____________; 二是蛋白质_____________。
12.叶片衰老过程中,光合作用和呼吸作用都__________。
13.一般来说,细胞分裂素可__________叶片衰老,而脱落酸可_____________叶片衰老。
14.叶片和花、果的脱落都是由于______________细胞分离的结果。
15.种子成熟时,累积的磷化合物主要是______。
16.油料种子成熟时,油脂的形成有两个特点:__________________;__________________。
17. 小麦种子成熟过程中, 植物激素最高含量出现顺序是: __________、 __________、 __________、 __________。
乙烯在农业生产中的作用乙烯是一种重要的植物激素,广泛应用于农业生产中。
它可以调控植物的生长、发育和生理功能,对提高农作物产量和品质起着重要作用。
首先,乙烯可以促进植物的茎伸长。
在栽培作物中,茎高度是决定产量的一个重要因素。
适当的茎高度可以提高光能的利用效率,增加光合产物的积累。
乙烯可以通过调控细胞伸长和分裂来促进茎的生长,使茎变得更加粗壮,增加了植物对风力的抵抗能力。
其次,乙烯还能调控植物的开花时间和花器官的发生。
在农业生产中,适时开花对于提高农作物的产量和品质非常重要。
乙烯可以通过调控植物体内的花素合成和运输来影响开花,使农作物在适宜温度和光照条件下早日开花。
此外,乙烯还能调控花器官的生成和发育,使花朵形态美观,增强花的吸引力,促进授粉和结实。
此外,乙烯还参与调控植物的果实成熟和变色过程。
在农业生产中,果实的成熟度和品质是决定其市场价值和食用价值的重要指标。
乙烯可以促进果实的生长和发育,加速果实的成熟过程,提高果实的糖度和口感。
同时,乙烯还能调控果实的颜色变化,使果实在成熟时呈现出吸引人的色彩,增加消费者的购买欲望。
最后,乙烯还具有抗逆性。
在农作物生长过程中,会受到各种生物、物理和化学因素的影响,如病害、干旱、高温等。
这些逆境会严重影响农作物的生长和产量。
乙烯可以提高植物的抗逆性,增强植物对逆境的适应能力。
它可以调节植物体内的抗氧化酶系统,促进修复受损细胞和组织,减轻逆境对植物的损害。
综上所述,乙烯在农业生产中具有广泛的应用价值。
它可以促进植物的生长、发育和果实的成熟,提高农作物的产量和品质。
同时,乙烯还能增强植物的抗逆性,提高其适应环境变化的能力。
因此,在农业生产中合理利用和应用乙烯,对于提高农作物的产量和品质具有重要的指导意义。
第四章乙烯的生理功能及其调控
第一节乙烯的特性及其生理功能
一、乙烯的特性
乙烯是不饱和的碳氢化合物,化学结构简单,CH2=CH2常温下是气体,略有甜味,无毒,比重为0.9674,每升乙烯重1.25g,几乎所有的高等植物的器官,组织和细胞都具有产生乙烯的能力。
在实验室内可以用乙醇和硫酸同时加热制得或用接触法以乙醇蒸气通过加热至400℃的氧化铝制得。
二、乙烯的生理功能
1、改变生长习性
乙烯所特有的“三重反应”—矮化、增粗、叶柄偏向性生长效应:抑制茎的伸长生长,促进茎或根的横向增粗及茎的横向生长。
2、促进成熟及呼吸作用
催熟是乙烯最主要的和最显著的效应,陈乙烯为催熟激素。
3、促进脱落
乙烯是控制叶片脱落的主要激素,因为乙烯能促进细胞壁降解酶—纤维素酶的合成,促进细胞衰老和细胞壁的分解,引起离区近茎侧细胞膨胀,迫使叶片、花、果实机械脱落。
4、促进开花和雌花分化。
5、乙烯的其他效应
诱导扦插枝不定根的形成,促进根的生长分化,打破种子和芽的休眠,诱导次生物质(如橡胶树的乳胶)的分泌等。
三、乙烯作用的机理:
a、乙烯可以改变果实细胞膜透性,有利于氧气进入,提高呼吸强度,促进成熟。
b、乙烯能提高细胞内酶的活性,代谢加快,促进成熟。
c、乙烯对成熟中需要的蛋白质的合成起调节作用,促进成熟。
1、乙烯诱导酶活性:乙烯诱导高等植物各种生理反应。
如:乙烯诱发苯丙氨酸解氨酶(PAL),过氧化物酶、多酚氧化酶、淀粉水解酶、叶绿素分解酶、纤维素酶、磷酸酯酶等的活性。
2、乙烯能增加细胞膜和亚细胞膜的透性,加强了底物与相应酶的接触,使生化反应容易进行,乙烯在类脂中的溶解度比水中大14倍,而生物膜由类脂和蛋白质组成,推测细胞膜可能是乙烯的作用点。
3、乙烯在果实内的流动性
乙烯是一种高度流动性的物质,植物内乙烯没有专门的运输系统,完全靠扩散作用进行传送。
4、乙烯促进RNA的合成
乙烯能在蛋白质合成系统的转录阶段起调节作用。
5、乙烯的受体
激素分子的活性或有效性与它的受体有关,激素的受体是一种蛋白质,由称受体蛋白质或束缚蛋白。
一般认为乙烯起生理作用之前,首先要与某种活化的受体分子结合,形成激素受体复合物,然后这种复合物触发各种生化反应,最终转化为不同的生理效应。
Evans认为乙烯的受体或结合点的组分是一种对热不稳定的蛋白质,位于内质网或质膜上,受CO2和Ag+的抑制( CO2和Ag+与乙烯竞争结合点),但高水平的乙烯可克服 CO2和Ag+所引起的抑制。
第二节乙烯的生物合成
一、乙烯的生物合成途径和前体物质
没有O2乙烯不能生成,但生成前体物质
二、ACC的合成
蛋氨酸(Met)是前体物质
1、ACC合成酶
是乙烯合成途径的限速酶,是一种以磷酸吡哆醛为辅基的酶,AVG(氨基乙氧基乙烯基甘氨酸)、AOA(氨基氧乙酸)强烈的抑制其活性,底物SAM对其他也有抑制作用,是乙烯的限速步骤。
2、ACC的合成调节
ACC的合成酶的合成或活化受植物不同发育阶段,其他激素及环境条件调节
(1)解偶联剂(DNP):能对呼吸链产生氧化磷酸化解偶联作用的化学试剂叫解偶联剂,抑制ADP形成ATP消耗O2。
(2)乙烯自我催化:外源乙烯对内源乙烯的促进作用。
外源乙烯对内源乙烯可诱发内源大量生成,促进呼吸跃变,加快成熟。
主要是外源乙烯激活了ACC合成酶和乙烯合成酶(EFE)。
乙烯自我催化只出现在成熟、衰老组织中,在呼吸跃变前施用。
(3)乙烯自我抑制:外源乙烯对内源乙烯的抑制作用。
据研究:外源乙烯对内源乙烯的抑制作用是通过抑制ACC合成酶的活性而实现,对乙烯生物合成的其它步骤无影响。
如:柑橘、橙皮切片因机械损伤产生的乙烯受外源乙烯抑制。
三、乙烯的生成
乙烯的生成即ACC→乙烯过程中有一套酶系即(EFE)固有的,ACC →乙烯需要氧气的氧化反应,需要膜结构完整性:
1、EFE不是乙烯生成的限速步骤,ACC合成才是限速步骤。
2、ACC→乙烯需要氧气的氧化反应。
3、DNP以及自由基清除剂能抑制乙烯生成。
4、ACC→乙烯反应需膜结构的完整性,EFE可能与膜结合在一起。
四、ACC的结合物
ACC除了能代谢或乙烯以外,还能与丙二酰形成丙二酰基ACC (MACC):乙烯的自我抑制现象,除了由于乙烯抑制ACC合成外,还由于乙烯处理增加ACC丙二酰基转移酶活性,使MACC增加,从而降低游离ACC的水平和乙烯生成时调控乙烯合成的又一环节。
五:乙烯的抑制和拮抗剂
1、抑制剂乙烯生成的每一步骤都有抑制
(1)Met→SAM是形成乙烯第一步骤,受AHA (氨基乙炔酸)抑制。
(2)SAM→ACC受MVG(甲氨基乙烯基甘氨酸)ANG、AOA抑制。
(3)ACC→乙烯受无氧条件下自由基清除剂,解偶联剂NDP(二硝基苯酚)抑制。
2、拮抗剂:竞争性抑制剂
CO2、AgSTS(硫代硫酸银)、1-MCP(1-甲基环丙烯)和2,5-NBD (2,5-二冰片二烯)拮抗剂竞争受体位点切花上应用较多。
高浓度的乙烯克服CO2、AgSTS的抑制作用。
拮抗作用:一种物质的作用被另一种物质阻抑现象。
第三节乙烯生物合成的调节
一、果实成熟和衰老的调节
未成熟的果实乙烯合成能力很低,内源乙烯含量也很低,随着果实的成熟,乙烯合成能力及急增,衰老期乙烯合成又下降。
二、生长素(IAA)促进乙烯的产生
低浓度的生长素对植物生长有明显促进作用
高浓度的生长素对植物生长有明显抑制作用
三、乙烯对乙烯生物合成的调节
乙烯对乙烯生物合成的作用具有两重性:即能自我增值(自我催化),又能自我抑制。
四、胁迫因素导致乙烯的产生
胁迫(即逆境)可促进乙烯的合成,如:物理因素、化学因素、生物因素。
在胁迫发生后10-30分钟产生乙烯,具有时间效应,增加了ACC合成酶活性,提高呼吸速率。
物理因素:机械损伤、电离辐射、高温、冷害、干旱、水涝等。
化学因素:金属离子、臭氧及其他污染。
生物因素:病菌侵入、昆虫侵袭等。
五、光和CO2对乙烯合成的调节:
1、贮藏条件下高CO2会抑制乙烯的产生,作用于ACC→乙烯的转化阶段,高CO2抑制了呼吸和成熟,抑制乙烯,自我催化作用。
2、在生长过程中CO2会促进乙烯的产生,如:水稻、叶片在光合下供应CO2能促进其乙烯的产生。
第四节控制乙烯在果蔬贮藏运输中的应用
果蔬菜后,无论是内源乙烯还是外源乙烯都加速果蔬的成熟衰老和降低耐贮性。
一、控制乙烯在果蔬贮藏运输中的应用方面
1、延长果蔬的贮藏寿命,使产品保持新鲜,控制内源乙烯的合成或清除,贮藏环境中的乙烯气体。
2、为了进行市场销售的需要,应用乙烯或乙烯利对果蔬催熟。
二、调控乙烯的方法:
1、控制成熟度或采收期
用于不同目的的果实,采收期应当不同,如鲜果本地上市,一般完熟期采收,外销或长期贮存的果实,适时采收,成熟前期,香蕉70-80%,完熟度,荔枝85%完熟度,菠萝60%成熟度。
2、防止机械损伤
伤害性乙烯产生直接刺激呼吸作用上升,使果实中的营养消耗增加提早衰老缩短贮藏寿命,并启动自身内源乙烯的自动催化使整箱果实提早衰老,成熟丧失贮运能力,严重时全部腐烂。
3、低温贮藏
低温减弱呼吸强度,减少内源乙烯产生。
4、乙烯呼吸剂的利用
当贮藏环境中存在较多乙烯气体时,可用分离的办法把乙烯从空气中除去,如高锰酸钾溶液具有良好的吸附乙烯效应,用硅藻土、硅石、硅胶、珍珠岩膨胀作载体。
5、乙烯抑制剂的作用
(1)乙烯生物合成抑制剂:AVG、AOA、Co2+、Ni2+自由基清除剂、解偶联剂等。
AVG、AOA抑制ACC合成酶的活性
自由基清除剂、解偶联剂Co2+、Ni2+ 抑制EFE的活性(2)乙烯作用抑制剂(拮抗剂)
有高浓度CO2、AgSTS(硫代硫酸银)、1-MCP(1-甲基环丙烯)和2,5-NBD
6、乙烯催熟剂的应用
(1)液体乙烯:乙烯利(AL和磷酸的化合物)在pH>4.1时分解释放乙烯
(2)气体乙烯:直接用乙烯气体,乙烯气体在空气中浓度达3.1-3.2%时,具有爆炸性。
(3)成熟果实放出乙烯:应用乙烯催熟果蔬产品,产品必须是达到生理成熟。