细胞分裂素

4.延延缓缓叶叶片片衰衰老老
CTK inhibits senescence
原因原：因：
1)CTK抑1制) C蛋TK白抑制水蛋解白酶水解与酶核与核酸酸酶酶的的合合成成 2)CTK吸2引) C物TK质吸引到物该质处到该(在处(在该该处处形形成成库库) )
3) 阻止自由基的合成并加速其分解，防止膜脂过氧化。
– 后来又发现玉米素核苷、二氢玉米素、异戊烯基腺苷等天然细 胞分裂素等20多种
人工合成的细胞分裂素有KT， N6-BA，四氢吡喃 苄基腺嘌呤PBA等
二二、CCTKT的K的结构结、构分、布分、布存、在存形式在与形运式输与运输
(一(一)结)结构构：：CCTTKK几几乎乎都都是是腺腺嘌嘌呤呤的衍生物(二苯脲例外) (二)分布：的衍生物(二苯脲例外)
§§3 细细胞胞分分裂裂素素类类cycytotokkininininss
一一细、胞细分胞裂分素的裂发素现的发现
– 1941年，Overbeek 发现可可奶刺激曼陀萝胚的生长，并刺激离 －194体1年胡，萝O卜v细erb胞ee的k发增现殖可。可奶刺激曼陀萝胚的生长，并刺激离体胡 萝卜–细胞19的54增年殖，。Skoog, Miller 在培养烟草茎髓细胞时发现： －195茎4年髓，+培Sk养oo基g,+IMAAiller 在培养烟草茎髓伸细长胞；时发现：茎髓+培养基 +IAA →茎伸髓长+；培茎养髓基++培IA养A基+酵+I母AA提+取酵液母提取液伸→长伸+长分+裂分；裂； 裂是的DN－–物A1质的91胞性59，降5)分5年说5而解裂年，明新产的，他该鲜物物他们物的。质们从质D他，从N放是们A而放置D并提新置N了无取A鲜了4的此了年的4年降活该的D的解性物N鲱A鲱产(质鱼高并鱼物，精压无精。证子灭此子明的菌活的是D后性DNN又(NA6高-A中有呋压中发活喃灭发现性甲菌现有)基说后有刺腺明又刺激嘌该有激细呤物活细胞，质分 胞定分名－裂为19的激6他素3物动年们K质素，i提ne，KLt取iien定nt，了he名tai简该mn为，从称物玉简甜质K米称T玉，素。K米证zTe灌明。at浆是in期NZ6T的-呋,其种喃活子甲性中基高首腺于次嘌K提呤T取。，了定天名然为的激促动进细 裂素－–等后2来1进09多又细63种发胞年现分，玉裂Le米的tha素物m核质从苷，甜、定玉二名米氢为灌玉玉浆米米期素素的、z种ea异子tin戊中Z烯首T,基次其腺提活苷取性等了高天天于然然KT细的。胞促分

植物生长物质-细胞分裂素考点总结
●种类
●反式玉米素(t-Z)和异戊烯基腺嘌呤(iP)是植物体内存在最广泛，活性最高的细胞分
裂素
●结合态的细胞分裂素不具备激素活性
●合成
●前体：ADP/ATP
●步骤
●
●IPT催化ADP/ATP与DMAPP生成异戊烯基腺苷-5-磷酸 (iPMP)
●CYP735A调控玉米素的合成，决定了生成ip还是tZ
●LOG (Lonely guy)催化iPRMP和tZRMP的去磷酸化和去核糖基化生成iP或tZ ●降解
●细胞分裂素氧化酶 CKX (cytokininoxidase) 是细胞分裂素氧化降解的关键酶
●
●运输
●可以进行长距离运输
●iP和iPR主要通过韧皮部运输；tZ和tZR主要通过木质部运输
●生理功能
●调控地上部和地下部的生长
●调控茎尖分生组织的大小
●促进不定芽的分化
●促进侧芽生长，消除顶端优势
●延缓叶片衰老
●信号转导
●连续磷酸化双组分系统介导CK的信号转导
●复合组氨酸激酶感受器(受体AHKs)
●组氨酸磷酸转移蛋白(AHPs)
●反应调节子(ARR)
●Type-A ARRs 负调控细胞分裂素响应
●Type-B ARRs 正调控细胞分裂素响应。

三、细胞分裂素的发现和种类一、细胞分裂素的发现和种类生长素和赤霉素的主要作用都是促进细胞的伸长，虽然它们也能促进细胞分裂，但是次要的，而细胞分裂素类则是以促进细胞分裂为主的一类植物激素。

(一)细胞分裂素的发现斯库格和崔氵山王攵(1948)等在寻找促进组织培养中细胞分裂的物质时，发现生长素存在时腺嘌呤具有促进细胞分裂的活性。

1954年，雅布隆斯基和斯库格发现烟草髓组织在只含有生长素的培养基中细胞不分裂而只长大，如将髓组织与维管束接触，则细胞分裂。

后来他们发现维管组织、椰子乳汁或麦芽提取液中都含有诱导细胞分裂的物质。

1955年米勒和斯库格等偶然将存放了4年的鲱鱼精细胞DNA加入到烟草髓组织的培养基中，发现也能诱导细胞的分裂，且其效果优于腺嘌呤，但用新提取的DNA却无促进细胞分裂的活性，如将其在pH＜4的条件下进行高压灭菌处理，则又可表现出促进细胞分裂的活性。

他们分离出了这种活性物质，并命名为激动素(kinetin,KT)。

1956年，米勒等从高压灭菌处理的鲱鱼精细胞DNA分解产物中纯化出了激动素结晶，并鉴定出其化学结构(图7-15)为6-呋喃氨基嘌呤(N6-furfurylaminopurine)，分子式为C10H9N50，分子量为，接着又人工合成了这种物质。

激动素并非DNA的组成部分，它是DNA在高压灭菌处理过程中发生降解后的重排分子。

激动素只存在于动物体内，在植物体内迄今为止还未发现。

尽管植物体内不存在激动素，但实验发现植物体内广泛分布着能促进细胞分裂的物质。

1963年，莱撒姆从未成熟的玉米籽粒中分离出了一种类似于激动素的细胞分裂促进物质，命名为玉米素(zeatin,Z，ZT)，1964年确定其化学结构为6-(4-羟基-3-甲基 -反式-2-丁烯基氨基)嘌呤〔6-(4-hydroxyl-3-methy-trans-2-butenylamino)purine〕,分子式为C10H13N50，分子量为(图7-15)。

Plants overexpressing CKX have
enhanced root and reduced shoot growth
但如果这种降低超过 了极限，便会产生抑 制。
3、促进侧芽和不定芽生长分化
在进行组织培养时，愈伤组织产生根或产生芽，取决于 IAA和激动素浓度的比值。
IAA/CTK 高，促进根的分化; IAA/CTK 低，促进芽的分化. IAA/CTK 中间水平，愈伤组 织只生长，不分化. 在果树上，促进雌花的分化.
而且生长素和赤霉素都不会促进双子叶 植物的子叶扩大生长，所以细胞分裂素 对子叶扩大生长促进的作用机制可能是 独特的。
用带有产生CTK类物质 的菌针，对番茄茎刺伤 后一个月产生的冠瘿瘤
2、调节茎尖和根的生长
CTK虽然促进子叶或叶片的细 胞扩大生长，但却抑制植物茎和 根细胞的伸长生长。
CTK主要发生在茎尖、根尖等 分生组织细胞，CTK参与了对顶 端分生组织发育的调控。
前体： IPP（DMAPP）
IPP来源
甲羟戊酸 (美籍华人陈政茂发现) 丙酮酸与 3-PGA
细胞分裂素的代谢
细胞分裂素生物合成是以从头合成为主要途径的。
细胞分裂素的核心结构腺嘌呤环在植物体内大量存在（如 ATP、ADP、AMP）。 细胞分裂素的生物合成是由底物异戊二烯基焦磷酸（IPP）和 AMP开始，在异戊烯基转移酶（isopentenyl-transferase，IPT） 的催化下，腺苷酸（AMP）和IPP转化成有活性的细胞分裂 素—素—异戊烯基腺苷-5’-磷酸（iPMP），进而在水解酶作用 下形成异戊烯基腺嘌呤，异戊烯基腺嘌呤如进一步氧化，就能 形成玉米素。
促进菜豆和萝卜的子叶或叶圆片扩大
四、细胞分裂素的作用机制

细胞分裂素1. 引言细胞分裂素是一种生物活性物质，对细胞分裂和生长具有重要影响。

它在植物和动物体内普遍存在，并且在生物生长发育、组织修复和植物激素调控等方面起着重要作用。

本文将对细胞分裂素的定义、分类、生理功能、应用及相关研究进展进行介绍。

2. 定义和分类细胞分裂素属于一类植物激素，也称为细胞分裂活素。

它是一种由植物细胞分泌的低分子有机物质，具有细胞分裂、促进组织生长和发育的功能。

根据其结构和生理功能的不同，细胞分裂素可以分为多种不同类型，如生长素、赤霉素、胰岛素等。

3. 细胞分裂素的生理功能细胞分裂素在生物体内发挥着多种重要生理功能，包括细胞分裂、细胞伸长、植物器官的形成和分化等。

它在调节植物生长发育过程中起关键作用，对植物的根、茎、叶、花等器官的发育和形态有着重要影响。

同时，细胞分裂素对动物体内细胞的增殖和修复也具有重要作用。

4. 细胞分裂素的应用由于细胞分裂素对生物生长发育具有重要调节作用，因此在农业、医学和生物工程领域具有广泛的应用前景。

4.1 农业领域细胞分裂素可以促进植物的生长和发育，因此在农业生产中被广泛应用于提高作物产量和品质。

例如，可以利用细胞分裂素来促进种子的萌发和生根，增加农作物的抗逆能力和产量。

4.2 医学领域细胞分裂素对动物体内细胞的分裂和增殖起着重要作用，因此在医学领域具有广泛应用。

例如，可利用细胞分裂素来促进组织修复和再生，治疗创伤、疾病和衰老引起的组织损伤。

4.3 生物工程领域细胞分裂素在生物工程中的应用越来越重要。

通过调控细胞分裂素的合成和代谢，可以改变植物的生长和发育模式，培育具有特殊形态和功能的植物品种。

此外，细胞分裂素还可以用于细胞培养和组织工程等领域。

5. 细胞分裂素相关研究进展细胞分裂素作为一种重要生物活性物质，其研究一直是科学家们关注的焦点。

近年来，国内外的研究者通过生化、分子生物学、遗传学和生物物理学等方法，对细胞分裂素的生物合成、信号传导和生理功能进行了深入研究，取得了诸多重要进展。

异戊烯基腺嘌 呤核苷单磷酸
Zeatin ribosideMP 玉米素核苷单磷酸
iPMP 以iPMP为中间产 物的合成途径称 为iPMP依赖途径
ZMP
Zeatin riboside 玉米素核苷
异戊烯基腺嘌呤
葡萄糖苷 酶
细胞分裂素的合成部位和运输：
细胞分裂素的合成部位: 根尖分生组织。幼胚和幼小发育中的叶、 有效果实等也可合成。
生长素/细胞分裂素比例控制根芽发育
农杆菌Ti质粒
tms基因突变或删除 tmr基因突变或删除
与IAA生物合成有关的 两个基因发生了变异
（较体高多内 水具 平枝有 的突相CT对变K于）体IAA
与玉米素生物合成有关 的ipt基因发生了变异
（ 较多体 高内 水根具 平有 的突I相A变A对）于体CTK
不分化的巨大瘤
Increasing CTK conc.
Increasing IAA conc.
Interaction of CTK with auxin dictates root and shoot development in cell culture
细胞分裂素促进芽的分化：
在培养基中所加的细胞分裂 素和生长素的量影响组织块 的分化方向：
细胞分裂素氧化酶 (cytokinin oxidase， CKX) 的作用下, 玉米素、玉米素核苷和 异戊烯基腺嘌呤等可转变为腺嘌呤及其 衍生物。 但双氢玉米素及其结合态对此 酶不敏感。
CKX可能对细胞分裂素起钝化作用, 防 止细胞分裂素积累过多, 产生毒害。 事 实上, 该氧化酶的活性可被高浓度的细 胞分裂素诱导。
目前在高等植物中已鉴定出有30 多种细胞分裂素。
细胞分裂素的定义
细胞分裂素被定义为具有与反式玉米素 具有相同生物活性的物质，即

蔬菜保鲜
• 果实膨大
细胞分裂素增大果实体积 是通过促进果肉细胞分裂 实现的。经常使用的两种 分裂素6一BA和氯吡苯脲 （CPPU）这两种细胞分 裂素能增大果实的体积而 不会改变果实的形状和种 子数， 也不影响来年的座 果和产量。
• 提高坐果率
在许多植物的生殖生长中，花的败育及落花落果是普遍现 象。许多环境因子能够影响花的发育程度，而落花落果则 导致作物产量下降，造成较大的经济损失，因此这方面的 研究受到了广泛的重视。
分子中一般均有腺嘌呤和异戊烯侧链。 玉米素 二氢玉米素 游离态细胞分裂素 玉米素核苷 异戊烯基腺苷 异戊烯基腺苷(iPA) 结合态细胞分裂素 甲硫基异戊烯基腺苷 甲硫基玉米素
1 2
6 1
二氢玉米素[diH]Z
9
玉米素Z
常见的人工合成的细胞分裂素有： 激动素(KT) 6-苄基腺嘌呤(6-BA)
二、CTK的分布与代谢
四、CTK的作用机理
1. CTK对蛋白质生物合成的调节
例如：CTK可以促进α-淀粉酶、PEPC、PuBPC等 酶蛋白的合成。 CTK的受体可能是位于细胞膜上的二聚体蛋白。
2. CTK 具 有 保
护tRAN的作用 CTK 阻 止 核 酸 酶 对 tRAN 上 iP 侧链的水解作 用。
五、CTK的应用
• 2.促进细胞扩大
细胞分裂素可促进一些双子叶植物的子叶或叶圆片扩大，这 种扩大主要是因为促进了细胞的横向增粗。
T0：实验开始之前萌发的萝卜幼苗 T3：离体的子叶在加玉米素的情况下 在暗中或光下培养三天
• 3. 诱导器官和组织分化
CTK 能诱导愈伤组织分化出 芽，促进维管束发育。生长素和 细胞分裂素共同调控着植物器官 的分化。 CTK/IAA比值较大时，主要诱导 芽的形成； CTK/IAA比值适中时，促进愈伤 组织生长； CTK/IAA比值较小时，则有利于 根的形成。

细胞分裂素为何能去除顶端优势细胞分裂素是一类促进细胞分裂、诱导芽的形成并促进其生长的植物激素。

细胞分裂素最明显的生理作用有两种：一是促进细胞分裂和调控其分化。

在组织培养中，细胞分裂素和生长素的比例影响着植物器官分化，通常比例高时，有利于芽的分化；比例低时，有利于根的分化；二是延缓蛋白质和叶绿素的降解，延迟衰老。

试题中经常会出现细胞分裂素能解除植物顶端优势，这是为什么？试题解析试题1：研究发现细胞分裂素可解除植物的顶端优势现象。

为验证细胞分裂素的这一生理效应，研究人员用适宜浓度的细胞分裂素溶液、若干生长状况相同的幼苗(如图)为材料进行实验。

以未经处理的幼苗为对照组，则对实验组的处理为( )A．在①②处同时涂抹等量的细胞分裂素溶液B．保留②，在①处涂抹等量的细胞分裂素溶液C．切除②，在①处涂抹等量的细胞分裂素溶液D．切除①，在②处涂抹等量的细胞分裂素溶液解析：顶端优势是顶芽产生的生长素大量向下运输积累在侧芽，抑制侧芽的生长，顶芽优先生长。

验证细胞分裂素可解除植物的顶端优势现象，自变量为细胞分裂素，因变量为侧芽的恢复生长。

故实验组应该保留顶芽，在侧芽涂抹等量的细胞分裂素溶液，B正确。

试题2：某病原体能够分泌细胞分裂素类似物，侵染竹子后，会使其侧芽生长失控，形成大量分枝。

下列叙述正确的是（）A.该细胞分裂素类似物是一种植物激素B.未被侵染竹子的侧芽由于生长素浓度低而表现为生长受抑制C.侧芽生长失控是由于该部位生长素含量与细胞分裂素含量的比值变大导致的D.该现象说明细胞分裂素能够解除植物的顶端优势解析：该病原体分泌的细胞分裂素类似物能调节植物的生长发育，但是它是由病原体分泌的，不是植物激素，A错误；未被侵染竹子存在顶端优势，侧芽由于生长素浓度高而表现为生长受抑制，B错误；侧芽生长失控是由于病原体产生细胞分裂素类似物形成的，因此该部位生长素与细胞分裂素的比值减小，C错误；顶芽产生的生长素积累在侧芽处会抑制侧芽的生长，而细胞分裂素能使侧芽生长失控，形成大量分支，这说明细胞分裂素能解除植物的顶端优势，D正确。

细胞分裂素核苷酸和反式玉米素细胞分裂素核苷酸和反式玉米素是植物生长发育过程中重要的调节物质，它们在植物的生长、分化、衰老等生理过程中发挥着重要作用。

本文将详细介绍这两种物质的性质、功能以及其在植物生长发育过程中的作用。

一、细胞分裂素核苷酸细胞分裂素核苷酸是一类具有生物活性的植物激素，主要包括腺苷二磷酸-异戊烯基葡萄糖（ADP-Glc）、二磷酸尿苷-异戊烯基葡萄糖（UDP-Glc）和三磷酸尿苷-异戊烯基葡萄糖（UTP-Glc）。

这些核苷酸都是细胞分裂素的前体，可以通过酶促反应转化为各种细胞分裂素。

细胞分裂素核苷酸的主要功能包括促进细胞分裂、促进芽的形成、抑制叶绿素的降解和延缓叶片衰老等。

此外，细胞分裂素核苷酸还可以影响植物对环境胁迫的响应，例如提高植物对低温、干旱、盐碱等逆境的抗性。

二、反式玉米素反式玉米素是一种广泛存在于高等植物中的细胞分裂素，它是由异戊烯基转移酶催化合成的。

反式玉米素的生物活性比其他类型的细胞分裂素要强，因此在植物生长发育过程中起着关键的作用。

反式玉米素的主要功能包括促进细胞分裂和伸长、促进根的生长、促进果实的发育和成熟、抑制叶片的衰老等。

此外，反式玉米素还可以通过调控基因表达来影响植物的光形态建成、营养代谢和逆境响应等过程。

三、细胞分裂素核苷酸和反式玉米素在植物生长发育中的作用细胞分裂素核苷酸和反式玉米素在植物生长发育过程中相互配合，共同调控植物的生长发育过程。

例如，在种子萌发阶段，细胞分裂素核苷酸和反式玉米素可以促进胚轴和根的伸长，使种子快速萌发；在幼苗阶段，细胞分裂素核苷酸和反式玉米素可以促进茎和叶的生长，使幼苗快速生长；在成熟期，细胞分裂素核苷酸和反式玉米素可以促进果实的发育和成熟，同时抑制叶片的衰老，延长叶片的功能期。

此外，细胞分裂素核苷酸和反式玉米素还可以通过调控植物的光形态建成、营养代谢和逆境响应等过程，来适应不同的环境条件，从而保证植物的正常生长发育。

四、结论综上所述，细胞分裂素核苷酸和反式玉米素是植物生长发育过程中重要的调节物质，它们在植物的生长、分化、衰老等生理过程中发挥着重要作用。

研究历史
1913年德国植物学家 G.Haberlandt从马铃薯韧皮部渗出液中分离物质可诱导马铃薯细胞分裂和愈伤组织的 生成。
1940年Folke Skoog从椰奶和酵母抽出液中分离出一些可促进细胞分裂的嘌呤类的化学物质。
1942年，J·van·奥弗贝克等在培养曼陀罗幼胚和未受精的卵细胞的实验中，发现椰子乳明显促进生长，因 此设想椰子乳含有能促进细胞分裂的物质。
细胞分裂素来源于嘌呤与在N6位置上取代物的结合。N6上取代物异戊间二烯的生物合成前体，与赤霉素和脱 落酸的一样，都是甲羟戊酸。
合成Biblioteka 一般认为，细胞分裂素在根尖、萌发着的种子和发育着的果实、种子处合成，但随着研究的深入，发现茎端 也能合成细胞分裂素。细胞分裂素生物合成是在细胞的微粒体中进行的。
1、前体：甲羟戊酸和AMP
除了天然的促进细胞分裂的物质外，还用化学方法人工合成了一些类似激动素的物质。通常也统称细胞分裂 素。其中活性较强，也最常用的是6-苄氨基嘌呤。
作用
1.细胞质分裂、细胞横向伸长 2.解除顶端优势 3.芽分化 4.抑制茎伸长 5.抑制叶绿素分解 6.气孔开放 7.解除休眠 8.叶绿体发育 9.叶片扩大 10.抗寒
1、细胞分裂素的主要作用是促进细胞分裂。细胞分裂素不仅能促进细胞分裂，也可以使细胞体积扩大。但和 生长素不同的是，细胞分裂素是通过细胞横向扩大增粗，而不是促进细胞纵向伸长来增大细胞体积的，它对细胞 的伸长有一定的抑制效应。
2、延缓植物衰老延缓衰老是细胞分裂素特有的效应。
3、诱导组织和器官的分化生长素和细胞分裂素共同调控着植物器官的分化。试验证明，细胞分裂素有利于芽 的分化，而生长素则促进根的分化，当CTK/IAA的比值较大时，主要诱导芽的形成；当CTK/IAA的比值较小时，则 有利于根的形成。

6-苄氨基嘌呤(6-BA)又称为细胞分裂素，6-苄氨基嘌呤(6-BA)的作用分别是：1、促进植物细胞分裂，2、促进非分化组织分化，3、促进细胞增大增肥，4、促进种子发芽，5、诱导休眠芽生长，6、抑制或促进茎、叶的伸长生长，7、抑制或促进根的生长，8、抑制叶的老化，9、打破顶端优势，促进侧芽生长，10、促进花芽形成和开花，11、诱发雌性性状，12、促进座果，13、促进果实生长，14、诱导块茎形成，15、物质的调运和积累，16、抑制或促进呼吸，17、促进蒸发和气孔开放，18、提高抗伤害能力，19、抑制叶绿素的分解，20、促进或抑制酶的活性。

6-苄氨基嘌呤(6-BA)的主要作用是促进芽的形成，也可以诱导愈伤组织发生。

可用于提高茶叶、烟草的质量及产量；蔬菜、水果的保鲜和无根豆芽的培育，明显提高果品及叶片的品质。

6-苄氨基嘌呤是制造胶粘剂、合成树脂、特种橡胶和塑料的单体。

属广谱性植物生长调节剂，可促进植物细胞生长，抑制植物叶绿素的降解，提高氨基酸的含量，延缓叶片衰老等，可用于发绿豆芽和黄豆芽。

6-苄氨基嘌呤(6-BA)的作用对象，6-苄氨基嘌呤(6-BA)的效果很好，作用的种类也是多样的，6-苄氨基嘌呤(6-BA)可以作用在苹果、葡萄、柑橘、桃、樱桃、香蕉、菠萝、芒果、枣、芥菜、菠菜、花椰菜、芹菜、蔬菜类等水果，6-苄氨基嘌呤(6-BA)使用广泛，使用时促生长效果也很好，作用在植物上是可以促生长是植物的细胞分裂素。

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adenosine，[9R]iP）等。
（一）天然的细胞分裂素
• 2．在tRNA中的细胞分裂素 • 细胞分裂素本身就是tRNA的组成部分。植物
tRNA中的细胞分裂素主要有异戊烯基腺苷、 玉米素核苷、甲硫基异戊烯基腺苷、甲硫基玉 米素核苷，存在于反密码子附近。
（二）人工合成的细胞分裂素
• 根据激动素的结构，人们合成了大量的衍生 物，它们都具促进细胞分裂能力的作用。
2. 合成途径
• 细胞分裂素的生物合成有两条途径： （1）由tRNA水解产生，是次要的； （2）从头合成，是主要的。
• 高等植物的细胞分裂素是从头直接合成 的。其前体是甲瓦龙酸
3. ห้องสมุดไป่ตู้成过程
4. 降解
• 细胞分裂素在细胞内的降解主要是由细胞分 裂素氧化酶催化的。它以分子氧为氧化剂， 催化细胞分裂素N6上不饱和侧链裂解，释放 出腺嘌呤等，彻底失去活性。
• 加入新鲜的DNA，完全无效。 • 把新鲜的DNA与培养基一起高压灭菌后，又
能促进细胞分裂。
• 说明什么问题呢？
DNA降解产物可刺激细胞分裂
• 1956年，Miller等从高压灭菌的鲱鱼精细胞DNA 中分离到高活性成分的结晶，鉴定为N6－呋喃甲 基腺嘌呤。
6-furfurylamino-purine。
四、细胞分裂素的生物合成和代谢
• 1. 合成部位 • 2. 合成途径 • 3. 合成过程 • 4. 降解
1. 合成部位
• 细胞分裂素主要在根尖合成，经木质部 运到地上部分。茎端、萌发中的种子和 发育中的果实、种子也可能是合成细胞 分裂素的部位。
• 细胞分裂素的生物合成是在细胞的微粒 体中进行的。
• 细胞分裂素也有自由细胞分裂素和结合细胞分 裂素两种存在形式。

细胞分裂素氧化酶 (cytokinin oxidase， CKX) 的作用下, 玉米素、玉米素核苷和 异戊烯基腺嘌呤等可转变为腺嘌呤及其 衍生物。 但双氢玉米素及其结合态对此 酶不敏感。
CKX可能对细胞分裂素起钝化作用, 防 止细胞分裂素积累过多, 产生毒害。 事 实上, 该氧化酶的活性可被高浓度的细 胞分裂素诱导。
CTK/IAA 比值=1时, 愈伤组织生长而无分化 CTK/IAA 比值低时, 诱导根的形成； CTK/IAA 比值高时, 诱导芽的分化。
CTK/IAA >1
CTK/IAA<1
CTK和IAA的量影响组织块的分化方向
促进侧芽发育、消除顶端优势
顶端优势：主茎顶端对侧枝侧芽萌发和生 长的抑制作用。
顶端优势主要是生长素决定的。但生理研究 显示CTK在诱导侧芽生长中起作用。
细胞分裂素结合物—N-葡萄糖苷
糖基化
细胞分裂素结合物—氨基酸结合物
休眠的种子中结合态细胞分裂素浓度高而 游离态很低; 种子萌发时游离形式浓度很快 增加, 结合态形式相应地降低。
细胞分裂素的生理功能
较大的茎尖
分生组织，
4片子叶
较多叶片
WT
超量表达细胞分裂素的突变体
突变体， 分支多
细胞分裂素的生理功能：
延缓衰老的原因:
1.CTK 阻止核酸酶、蛋白酶等水解酶的合成 或使酶活性降低，使核酸、蛋白质等活性 物质及叶绿素等不受破坏或破坏的速率减 缓；
2.促进营养物质向 CTK 所在部位运输的作用 3.促进物质的积累。
农业应用: controlled IPT expression 增加光合产量。
细胞分裂素的受体：
细胞分裂素的种类和化学结构:
化学结构都是腺嘌呤衍生物

异戊烯基腺嘌 呤核苷单磷酸
Zeatin ribosideMP 玉米素核苷单磷酸
iPMP 以iPMP为中间产 物的合成途径称 为iPMP依赖途径
ZMP
Zeatin riboside 玉米素核苷
异戊烯基腺嘌呤
葡萄糖苷 酶
细胞分裂素的合成部位和运输：
▪ 细胞分裂素的合成部位: 根尖分生组织。幼胚和幼小发育中的叶、 有效果实等也可合成。
第四节 细胞分裂素（Cytokinins，CTK）
▪ CTK的发现 ▪ CTK的化学结构 ▪ CTK的生物合成 ▪ CTK的代谢和运输 ▪ CTK的生理作用 ▪ CTK的作用机制
1940s Van Overbeek 培养基+椰子乳 促进细胞分裂
Skoog
培养基+酵母提取液
烟草茎切段组 织培养；髓组 织的细胞分裂
双子叶植物的子叶, 在含有细胞分裂素的 溶液中培养, 子叶生长速率比对照增加 2~3 倍。 细胞分裂素促进细胞的扩大是通过增加细 胞壁的伸展性, 使细胞吸收水分而扩大。 细胞分裂素促进细胞的扩大不伴随质子的 排出 不引起酸化。
生长素和赤霉素都不促进双子叶植物子叶的扩大
细胞分裂素促进不定芽分化
吲哚-3-丁酸
细胞分裂素结合物—N-葡萄糖苷
糖基化
细胞分裂素结合物—氨基酸结合物
休眠的种子中结合态细胞分裂素浓度高而 游离态很低; 种子萌发时游离形式浓度很快 增加, 结合态形式相应地降低。
细胞分裂素的生理功能
较大的茎尖
分生组织，
4片子叶
较多叶片
WT
超量表达细胞分裂素的突变体
突变体， 分支多
细胞分裂素的生理功能：
细胞分裂素的种类和化学结构:
化学结构都是腺嘌呤衍生物

第四节细胞分裂素
细胞分裂素的发现
▪ Skoog, 崔澄，1948，烟草髓组织培养 ▪ Miller, 1956, 鲱鱼精子降解物—激动素 ▪ 韩碧文，1959，根系伤流液中的促进细胞
分裂的物质 ▪ Letham, 1963，未成熟玉米胚，玉米素
ห้องสมุดไป่ตู้
细胞分裂素的合成部位以及分布
▪ 部位：正在进行分裂 的器官(主要是根尖)
细胞分裂素的生理功能及其作用机制 拟南芥半胱氨酸蛋白酶基因启动子和ipt基因整合后导入烟草 ，显著延迟叶片的衰老 豌豆rms4（ ramosus） 分布： 主要分布于进行细胞分裂的部位，如茎尖、根尖、未成熟的种子、萌发的种子、生长着的果实。 细胞分裂素延缓叶片衰老 细胞分裂素可用于蔬菜保鲜，在组织培养工作中细胞分裂素是分化培养基中不可缺少的附加激素。
▪ 根系CTK合成和运输受地上部控制 细胞分裂素可用于蔬菜保鲜，在组织培养工作中细胞分裂素是分化培养基中不可缺少的附加激素。
细胞分裂素抑制叶片衰老
豌豆rms4（ ramosus） 部位：正在进行分裂的器官(主要是根尖)
细胞分裂素促进细胞分裂 细胞分裂素延缓叶片衰老 延缓植物衰老延缓衰老是细胞分裂素特有的效应
细胞分裂素的生理功能及其作用机制
▪ 细胞分裂素促进细胞分裂
▪ 细胞分裂素抑制叶片衰老
细胞分裂素的应用
▪ 细胞分裂素可用于蔬菜保鲜，在组织 培养工作中细胞分裂素是分化培养基 中不可缺少的附加激素。细胞分裂素 还可用于果树和蔬菜上，主要作用用 于促进细胞扩大，提高坐果率，延缓 叶片衰老。
细胞分裂素延 缓叶片衰老
延缓植物衰老延缓衰老 是细胞分裂素特有的效 应
拟南芥半胱氨酸蛋 白酶基因启动子和 ipt基因整合后导入 烟草 ，显著延迟叶 片的衰老

三、细胞分裂素的发现和种类一、细胞分裂素的发现和种类生长素和赤霉素的主要作用都是促进细胞的伸长，虽然它们也能促进细胞分裂，但是次要的，而细胞分裂素类则是以促进细胞分裂为主的一类植物激素。

(一)细胞分裂素的发现斯库格(F.Skoog)和崔氵山王攵(1948)等在寻找促进组织培养中细胞分裂的物质时，发现生长素存在时腺嘌呤具有促进细胞分裂的活性。

1954年，雅布隆斯基(J.R.Jablonski)和斯库格发现烟草髓组织在只含有生长素的培养基中细胞不分裂而只长大，如将髓组织与维管束接触，则细胞分裂。

后来他们发现维管组织、椰子乳汁或麦芽提取液中都含有诱导细胞分裂的物质。

1955年米勒(ler)和斯库格等偶然将存放了4年的鲱鱼精细胞DNA加入到烟草髓组织的培养基中，发现也能诱导细胞的分裂，且其效果优于腺嘌呤，但用新提取的DNA却无促进细胞分裂的活性，如将其在pH＜4的条件下进行高压灭菌处理，则又可表现出促进细胞分裂的活性。

他们分离出了这种活性物质，并命名为激动素(kinetin,KT)。

1956年，米勒等从高压灭菌处理的鲱鱼精细胞DNA分解产物中纯化出了激动素结晶，并鉴定出其化学结构(图7-15)为6-呋喃氨基嘌呤(N6-furfurylaminopurine)，分子式为C10H9N50，分子量为215.2，接着又人工合成了这种物质。

激动素并非DNA的组成部分，它是DNA在高压灭菌处理过程中发生降解后的重排分子。

激动素只存在于动物体内，在植物体内迄今为止还未发现。

尽管植物体内不存在激动素，但实验发现植物体内广泛分布着能促进细胞分裂的物质。

1963年，莱撒姆(D.S.Letham)从未成熟的玉米籽粒中分离出了一种类似于激动素的细胞分裂促进物质，命名为玉米素(zeatin,Z，ZT)，1964年确定其化学结构为6-(4-羟基-3-甲基 -反式-2-丁烯基氨基)嘌呤〔6-(4-hydroxyl-3-methy-trans-2-butenylamino)purine〕,分子式为C10H13N50，分子量为129.7(图7-15)。

细胞分裂素结构I. 引言- 简介细胞分裂素- 重要性II. 细胞分裂素的结构- 化学成分- 分子结构- 功能区域III. 细胞分裂素的分类- 根据来源分类1. 植物细胞分裂素（auxin）2. 赤霉素（gibberellin）3. 生长素（cytokinin）4. 脱落酸（abscisic acid）5. 去叶酸（ethylene）- 根据作用分类1. 生长调节剂2. 抗逆性激素IV. 细胞分裂素的合成和代谢途径- 合成途径- 代谢途径V. 细胞分裂素在植物生长发育中的作用机制- 植物生长发育过程简介- 不同类型细胞分裂素在植物生长发育中的作用机制VI. 细胞分裂素在农业上的应用前景和意义- 提高农作物产量和品质- 减少农药使用量- 节约资源保护环境VII. 结论I. 引言细胞分裂素是一类重要的植物激素，广泛存在于植物体内，对植物生长发育具有重要的调节作用。

本文将从细胞分裂素的结构、分类、合成和代谢途径、在植物生长发育中的作用机制以及在农业上的应用前景和意义等方面进行详细介绍。

II. 细胞分裂素的结构1. 化学成分细胞分裂素是一类天然存在于植物体内的化合物，主要由芳香族酸和氨基酸组成。

其中，最常见的是由吲哚乙酸（IAA）和天冬氨酸（Asp）组成的吲哚-3-乙酸。

2. 分子结构各种细胞分裂素分子结构不同，但它们都有一个共同点：具有芳香族环和侧链。

其中，芳香族环上带有羧基和甲基或羟基等官能团，侧链则包括苯丙氨基、异戊二烯基等不同种类。

这些官能团赋予了细胞分裂素特定的生理功能。

3. 功能区域根据分子结构的不同，细胞分裂素可分为两个功能区域：活性区和辅助区。

其中，活性区是细胞分裂素的生物活性部位，主要负责维持植物生长发育的正常进行；而辅助区则是细胞分裂素的非生物活性部位，主要负责与其他化合物相互作用。

III. 细胞分裂素的分类1. 根据来源分类根据来源不同，细胞分裂素可分为植物细胞分裂素（auxin）、赤霉素（gibberellin）、生长素（cytokinin）、脱落酸（abscisic acid）和去叶酸（ethylene）等五类。