当前位置：文档之家 › 第五章植物同化物和次生代谢物

第五章植物同化物和次生代谢物

  • 格式：pptx
  • 大小：5.88 MB
  • 文档页数：85

下载文档原格式

  / 85

合集下载

植物次生代谢

植物次生代谢

• 复合单位：由上述单位复合构成。
• 天然化合物的主要生物合成途径如下，且大多数已 用同位素示踪试验得到了证明
•
(一)乙酰辅酶A途径
•
这一过程的生物合成基源(起始物)是乙酰
辅酶A。由此基源出发，又形成两条支途径，
即乙酰-丙二酸途径利乙酰-甲戊二羟酸途径、
1．乙酰-丙二酸(AA-MA)途径
• 脂肪酸类、酚类、蒽醌类等均由这一途径 生成。这一过程的出发单位(起始物)是乙酰辅 酶A。
一步通过不同的途径(糖酵解—三羧酸循环途径
和磷酸戊糖途径)代谢，产生三磷酸腺苷(ATP)
及辅酶I(NAD)等维持植物肌体生命活动的能量
物质，以及丙酮酸、磷酸烯醇式丙酮酸、4—
磷酸—赤藓糖、核糖等。
初生代谢
•
核糖是合成核酸的重要原料；
•
磷酸烯醇式丙酮酸与4-磷酸赤藓糖可进一步合成莽
草酸；
• 丙酮酸经过氧化、脱胺后生成乙酰辅酶A，再进入三 羧酸循环中，生成一系列的有机酸及丙二酸单酰辅酶 A(为合成酯质的重要原料)等，并通过固氮反应得到一 系列的氨基酸（合成肽及蛋白质的重要原料)。
• B. 乙酰—丙二酸—甲戊二羟酸途径
• C . 氨基酸—乙酰—甲戊二羟酸途径
• D .氨基酸—乙酰—丙二酸途径
• E．氨基酸—莽草酸途径
其他途径
• 许多天然化合物均由上述特定的生物合成途 径所生成、但是也有少数例外。例如，植物界 中广泛分布的没食子酸在不同的植物中，或由 莽草酸直接生成(如老鹳草)，或由桂皮酸生成 (如漆树)，或由苔藓酸得来。
的代谢过程。这一过程产生一些通常对生物生长ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
发育无明显用途的化合物，即“天然产物”，如
黄酮、生物碱、萜类等化合物。合成这些天然产

植物体的次生代谢

植物体的次生代谢

✓据不完全统计高等植物能够产生超过20万种不同的
代谢产物。
✓初生代谢产物为人类提供了食物，如各种单分子或
双分子的糖、有机酸、醇、醛、酮、脂肪、氨基酸、 蛋白质、核苷酸、核酸。
✓次生代谢（产物）为人类提供了纤维、木材、药物、
染料、香料，抗氧化剂，天然色素，同时也提供了毒 药。
植物生理学的四大趋势：
➢类黄酮具有抵抗紫外线
的作用，增强高山植物 的保护
（3）抗氧化作用
目前植物来源的天然功能性 化学成分研究非常活跃。多 酚及衍生物是有效的抗氧化 剂，可清除超氧阴离子和羟 基自由基。
最近报道苯丙素苷（PPGs） 及其类似物、芦丁以及槲皮 素 可 快 速 修 复 dAMP 、 dGMP 损 伤。
菠菜 空心菜 甘蓝 葱
罂粟
罂粟（Papaver somniferum）
罂粟为一年生草本，属罂粟 科罂粟属
幼果产生白色汁液，在空气 中迅速凝结为黑色膏状，即 生鸦片 (烟土)，具安眠止 痛作用
1803年从鸦片中分离出吗啡 (morphine)，海洛因 (heroin) 为吗啡的衍生物， 更易成瘾
罂粟
鸦片(opium)
现在已知21科100种以上的植物产生植物保卫素，豆 科、茄科、锦葵科、菊科和旋花科植物产生的植物保 卫素最多。
90多种植物保卫素的化学结构已被确定，其中多数 为类异黄酮、生物碱和类萜化合物。
（6）提高植物种间竞争能力
植物合成的某些次生代谢物可通过分泌、挥发或淋 溶作用进入环境，对周围其它植物(植株) 产生相生或 相克作用(Allelopathy)，叫植物化感作用。
Secondary Metabolites
Products that are not essential for normal growth and development of plants

植物初生代谢和次生代谢

植物初生代谢和次生代谢

植物初生代谢和次生代谢植物初生代谢和次生代谢是植物生命活动中非常重要的两个过程，它们涉及到植物生长、发育、繁殖等多个方面。

一、初生代谢初生代谢是指植物在生长和发育过程中所进行的一系列基本代谢活动，包括蛋白质合成、DNA复制和转录、细胞分裂和分化、光合作用以及初生代谢产物合成等。

1.蛋白质合成蛋白质是植物细胞中最重要的生物大分子之一，它在植物的生长、发育、生殖等过程中发挥着至关重要的作用。

植物通过翻译和转录过程合成蛋白质。

在翻译过程中，mRNA作为模板，tRNA作为搬运氨基酸的工具，合成多肽链。

在转录过程中，DNA的一条链作为模板，合成mRNA。

2.DNA复制和转录DNA复制和转录是植物细胞分裂和分化的基础。

DNA复制是将DNA双链解开，以每条单链为模板，合成与每条单链互补的子链，从而形成两个完全一样的DNA双链。

转录是指以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。

3.细胞分裂和分化细胞分裂是将一个细胞分裂成两个子细胞的过程，细胞分化则是细胞在形态和功能上发生差异的过程。

在植物生命活动中，细胞分裂和分化贯穿始终，它们是植物生长、发育和繁殖的基础。

4.光合作用光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程。

在这个过程中，叶绿素吸收光能并将其转化为化学能，这个化学能被用于将二氧化碳还原成有机物。

光合作用是植物生存的关键。

5.初生代谢产物合成初生代谢产物是指植物在生长和发育过程中所合成的一些基本代谢产物，如葡萄糖、果糖、蔗糖等。

这些代谢产物的合成是植物生长和发育的基础。

二、次生代谢次生代谢是指植物在生长和发育过程中所进行的一些特殊的代谢活动，包括次生代谢产物合成、植物激素合成、色素合成和有机酸合成等。

1.次生代谢产物合成次生代谢产物是指植物在生长和发育过程中所合成的一些特殊的代谢产物，如生物碱、色素、挥发油等。

这些代谢产物的合成是植物对环境的一种适应，它们通常具有抵抗病虫害、增强植物抗逆性等作用。

有机物的分配

有机物的分配

菜豆的源-库单位模式图
番茄的源-库单位模式图
二、有机物的分配规律
有机物的分配特点
（各组织器官间的生物学分配）
1.优先供应生长中心
生长中心是指生长旺盛、代谢强的部位或器官。
生长中心也是养分运输分配中心 2.养分竞争：多个生长中心并存时，决定于相对库力 大小。可从弱库调运到强库。一般认为： 果实+种子＞梢尖+幼叶＞成长叶＞形成层＞根＞贮藏
同化物再度分配特点的利用 ➢ 在预计严重霜冻到来前，连夜把玉米连杆带穗堆成
一堆，让茎叶不致冻死，使茎叶的有机物继续向籽 粒中转移，即所谓“蹲棵”，可增产５%～１０％。 玉米适当晚收获可以有利于茎秆中的有机物向籽粒 转运，有利于增产。
➢ 稻、麦、芝麻、油菜等作物收割后可不马上脱粒， 连杆堆放在一起，也有提高粒重的作用。
身的光合产物； 某些大分子分解成的小分子物质或无机离子。
（再分配再利用）
三、有机物的再分配与再利用
（二）作物成熟期间同化物再分配的意义 （1）提高后代的整体适应力，增强抗性； （2）提高繁殖能力； （3）增产。如“三蹲棵”。
在预计严重霜冻到来前，连夜把玉米连杆带穗堆成一堆， 让茎叶不致冻死，使茎叶的有机物继续向籽粒中转移，即 所谓“蹲棵”，可增产5%～10％。玉米适当晚收获可以有 利于茎秆中的有机物向籽粒转运，有利于增产。
（花）
小麦植株光合产物形成和分配
黑点多少代表同化物积累强度，箭头粗细代表同化物运输的相对速度
果 树 年 生 长 动 态 示 意 图
二、有机物的分配规律
有机物的分配特点 1.优先供应生长中心 2.养分竞争 3.就近分配 4.纵向同侧运输为主 5.相对独立 成熟叶片不再接受外来产物
就 近 供 应 ， 同 侧 运 输

有机物质运输的机理

有机物质运输的机理
第五章 植物体内同化物运输分配及次生代谢
第二节 有机物运输的机理
第二节 有机物质运输的机理
三个方面的问题： （1）有机物在源端的装载 （2）有机物在库端的卸出 （3）从源到库的韧皮部运输（机理）
一、有机物在源端的装载
韧皮部装载：是指光合同化物从生产部位，通过 共质体和质外体进行胞间运输，进入筛管的过程
接收细胞
蔗糖卸出到库组织的可能途径
蔗糖（S）从质外体进入细胞①②，或从胞间连丝③进入细胞。蔗糖进入细 胞前分解为葡萄糖（G）和果糖（F）①，也可以不变化②，有些蔗糖是在 细胞溶质中水解为果糖和葡萄糖④，有些蔗糖则进入液泡后⑤才分解⑥。进 入液泡葡萄糖和果糖又可再合成蔗糖，贮存在液泡中。
三、有机物韧皮部运输的机 理
即渗透运输，不耗能。 注意：筛管汁液以集流形式逆水势梯度运动。
（一）压力流动学说（pressure flow hypothesis）
实验证据：
1、筛管间的筛孔必须是开放的
共聚焦显微镜技术在活体状态下观察荧光分子在蚕豆筛 管中的运输，结果表明筛管孔道在活体中是开放的。
2、在源端和库端存在膨压差
采用蚜虫吻针方法，让蚜虫将吻针刺入筛管分子，然后 将吻针与虫体分离后再与微压力计或压力传感器连结， 测定筛管分子的膨压。根据目前所得到的源库端膨压的 测定值，发现源端总是具有比库端更高的膨压值。
②在SE-CC复合体界面上存在大的渗透梯度。
③用PCMBS处理14CO2标记的叶片，然后进行放射性 自显影，发现SE-CC复合体中几乎无14C-蔗糖存在。
质外体装载（apoplastic phloem loading）
“共质体-质外体-共质体”途径。
实验证据 ：
④用14C标记的大豆叶片质外体中存在高浓度的14C蔗糖

生理学

生理学

第五章植物体内有机物的代谢一、填空1. 萜类种类中根据__________数目而定，把萜类分为单萜____________、_________、_________四萜和多萜等。

2. 柠檬酸、樟脑是_________化合物；赤霉素是_________化合物，杜仲胶、橡胶是_________化合物。

3. 在植物体中，含量居有机化合物第二位的是_________，仅次于纤维素。

4. 生物碱具有碱性是由于其含有一个_________。

5. 木质素是属于_________化合物，花色素是属于_________化合物。

6. 植物的次生代谢物可分为三类：、、。

二、选择1. 倍半萜合有几个异戊二烯单位？（）A. 一个半B. 三个C. 六个2. 下列物质组合当中，属于次级产物的是哪一组？（）A. 脂肪和生物碱B. 生物碱和萜类C. 蛋白质和脂肪3. 大多数植物酚类的生物成合都是从什么开始？（）A. 乙醛酸B. 苯丙氨酸C. 丙酮酸4. 下列物质中其生物合成从苯丙氨酸和酪氨酸为起点的是（）A. 木质素B. 花青素C. 生物碱三、问答1. 由糖类、脂肪碱、氨基酸等进一步衍生出来的次生代谢产物在植物生命活动中有什么作用？第六章植物体内有机物的运输一、名词解释1．多聚体——陷阱模型二、填空1．植物体内有机物的长距离运输的部位是，运输的方向有和两种。

2．筛管中含量最高的有机物是。

3．有机物在筛管中随液流的流动而流动，而这种液流流动的动力，则来自于输导系统两端的。

4．研究有机物运输形式最巧妙的方法是。

5. 韧皮部装载过程有2条途径：和。

6. 到现在为止，能解释筛管运输机理的学说有三种：、和。

7. 韧皮部卸出是指装载在韧皮部的同化物输出到的过程。

8. 植物体内糖类运输的主要形式为。

9. 韧皮部中同化物卸出有两条途径，即和。

三、选择题1．无数原生质相互联系起来，形成一个连续的整体，是依靠（）A．微纤丝B．胞间连丝C．微管2．植物筛管汁液中占干重90%以上是（）A．蛋白质B．脂肪C．蔗糖3．细胞间有机物质运输的主要途径是（）A．质外体运输B．共质体运输C．简单扩散4. 韧皮部装载时的特点是（）。

植物生理学：第五章 植物体内有机物质的代谢和运输


一、植物体内有机物质的运输系统
短距离运输系统
一、植物体内有机物质的运输系统
短距离运输系统
一、植物体内有机物质的运输系统
（二）长距离运输系统：指器官之间、源与库之间运输， 长距离运输系统：指器官之间、源与库之间运输， 距离从几厘米到上百米
1、微管束的组成：以导管为中心的富含纤维组织的木质部；以 微管束的组成：以导管为中心的富含纤维组织的木质部； 木质部 韧皮部； 筛管为中心的周围有薄壁组织伴连的韧皮部 筛管为中心的周围有薄壁组织伴连的韧皮部；穿插与包围木 质部和韧皮部的多种细胞，微管束鞘。 质部和韧皮部的多种细胞，微管束鞘。 微管束的功能： 2、微管束的功能： • 通常情况下，水分与无机盐通过木质部输送，有机物通过韧 通常情况下，水分与无机盐通过木质部输送， 皮部输送。 皮部输送。 • 信息（信使）物质传递的通道：如根部合成的细胞分裂素、 信息（信使）物质传递的通道：如根部合成的细胞分裂素、 脱落酸等通过木质部输送至地上部分； 脱落酸等通过木质部输送至地上部分；茎尖合成的生长素则 通过韧皮部向下运输；植物受环境刺激后产生的电波（ 通过韧皮部向下运输；植物受环境刺激后产生的电波（膜电 也主要在微管束中传播。 位）也主要在微管束中传播。 • 两通道之间的物质运输：木质部与韧皮部之间侧向（横向） 两通道之间的物质运输：木质部与韧皮部之间侧向（横向） 运输可相互间运送水分和养分， 运输可相互间运送水分和养分，如筛管内的膨压变化就是由 于导管与筛管间发生水分交换产生的。 于导管与筛管间发生水分交换产生的。源自一、植物体内有机物质的运输系统
（二）长距离运输系统
2、微管束的功能 • 对同化物的吸收与分泌：韧皮部对同化物的吸收与分泌不 对同化物的吸收与分泌： 仅发生在库源端，而且在同化物的运输途中， 仅发生在库源端，而且在同化物的运输途中，微管束能与 周围组织发生物质交换。 周围组织发生物质交换。 • 对同化物的加工与贮存：同化物的运输过程中可卸至微管 对同化物的加工与贮存： 束中的某些薄壁细胞内合成淀粉，并贮存起来。 束中的某些薄壁细胞内合成淀粉，并贮存起来。是个中间 需要时再转运出去。 库，需要时再转运出去。 • 外源化学物质以及病毒等的传播通道：杀虫剂、灭菌剂、 外源化学物质以及病毒等的传播通道：杀虫剂、灭菌剂、 肥料、以及病毒分子经两通道的传输，能产生周身效应。 肥料、以及病毒分子经两通道的传输，能产生周身效应。 另外筛管汁液的蛋白抑制剂能抑制动物消化道内的消化酶， 另外筛管汁液的蛋白抑制剂能抑制动物消化道内的消化酶， 说明筛管本身存在一定的防卫机制。 说明筛管本身存在一定的防卫机制。 • 植物体的机械支撑：木质部导管、管胞。 植物体的机械支撑：木质部导管、管胞。

次生代谢物名词解释

次生代谢物名词解释次生代谢物——指植物组织在发育过程中所产生的对植物体无用的有机物。

与原生质相比，它们多为无色、无味、无臭的化合物，如丙酮酸、苯甲酸等。

E。

硫酸软骨素：植物细胞壁的基本组成物质之一。

在酵母中，被称为3， 4-环己二烯，主要来源于植物界，还见于菌类和动物类，具有粘多糖的性质。

是人和动物细胞中的一种粘肽，在蛋白质和氨基酸残基上有结晶水，能溶于冷浓盐酸或热稀盐酸，不溶于热的乙醇，不能被α-萘酚染色。

植物硫酸软骨素广泛存在于成熟植物组织中。

用物理方法（电子显微镜）和化学方法(层析、紫外吸收光谱)测定了几种软骨素，证明其中一些物质与蛋白质是同物质，因此可能是同一物质，并将其定名为“硫酸软骨素”。

F是大气污染物的重要组成部分。

自然界的大气污染物种类很多，对植物体和人体健康有较大影响的主要有SO2、 CO2和NO2等。

大气污染物种类及其危害如下表所示：表1大气污染物种类及其危害种类危害硫氧化物(二氧化硫)对植物光合作用影响;人类呼吸道疾病;对动物肺和血管的刺激性作用;臭氧层破坏影响太阳辐射及地球磁场等。

氮氧化物(NO2)对植物光合作用影响;人类呼吸道疾病;对动物肺和血管的刺激性作用;影响地球大气的热量平衡等。

碳氢化合物(CO2)使土壤酸化和导致水土流失;工业“三废”排放到空气中,严重威胁人民身体健康。

氟化物(F)对动物的肝、肾和骨骼有毒害作用;高浓度会导致人体死亡;对植物的某些器官也有毒害作用。

二氧化硫(SO2)由硫和氧气在点燃条件下反应生成，在常温下是一种不活泼的物质。

在天然情况下， SO2分解生成硫酸和氧气，这是农业生产上利用硫酸化作用的一种方式。

SO2溶于水形成硫酸，与水反应生成的硫酸随地表径流汇入河中，与底泥接触后经降雨淋洗，又形成硫酸而进入水体。

由于雨水的冲刷，绝大部分SO2沉淀于土壤表面。

对于大气污染来说， SO2的最大危害是促使某些树木和草类提早开花结果，从而加速生态环境恶化，减少森林覆盖率，甚至造成生态系统破坏。

植物代谢物和次生代谢物及其生物学效应的研究

植物代谢物和次生代谢物及其生物学效应的研究植物代谢物和次生代谢物是植物自我保护和适应环境的重要生理活动。

它们不同于植物的基础物质代谢路径，而是生成具有特定功能的化合物，如抗氧化剂、防御素和药物等。

在生物学领域中，研究植物代谢物和次生代谢物及其生物学效应已经成为热门趋势。

本文主要介绍植物代谢物和次生代谢物的定义、分类、生物学效应以及研究进展。

一、植物代谢物和次生代谢物的定义和分类1. 定义植物代谢物是指在植物细胞内产生的可溶性或不可溶性的有机物质，包括基础代谢物和次生代谢物两类。

基础代谢物是通过正常代谢途径生成的化合物，包括碳水化合物、蛋白质和核酸等。

而次生代谢物则是植物在特殊环境下合成的化合物，包括抗氧化剂、生长激素和生物碱等。

2. 分类植物代谢物和次生代谢物可以根据其化学结构进行分类。

其中次生代谢物是植物在生长过程中产生的重要化合物。

它们通常被用作抗氧化剂、特定酶的抑制剂、细菌素和抗肿瘤药物。

最常见和研究较多的植物次生代谢物有以下四类：（1）生物碱：生物碱是最为广泛研究的植物次生代谢物之一，具有广泛的生物学活性。

它们可以通过干燥、提取和分离等技术从植物中提取，用于癌症治疗和药物治疗。

（2）类黄酮：类黄酮是最常见的抗氧化剂之一，它们能够抵抗细胞内的氧自由基和其他有害化学物质的攻击，具有很强的抗癌能力。

（3）鞣质：鞣质是由鞣质酸和其衍生物构成的化合物。

它们在抑制癌细胞增殖和预防神经退化疾病方面发挥了重要作用。

（4）多酚类：多酚类是广泛存在于植物中的化合物，包括天然类黄酮和花青素。

它们具有显著的抗氧化和抗炎症作用。

二、植物代谢物和次生代谢物的生物学效应1. 抗氧化剂作用植物代谢物和次生代谢物的抗氧化剂作用是其最为重要的生物学效应之一。

在细胞内，代谢过程产生的氧自由基和其他有害分子会对细胞结构和功能造成损害。

而抗氧化剂可以中和这些自由基，起到保护细胞的作用。

例如，类黄酮可以抑制氧化酶的活性，防止氧自由基的生成，从而协同其他抗氧化剂为人体提供保护。

植物次生代谢物 植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用

植物次生代谢物植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用植物次生代谢产物种类繁多，性质各异。

目前已知结构的超过10万种，主要有生物碱、生氰糖苷等含氮化合物；单萜、倍半萜等萜类化合物；黄酮、醌等酚类化合物。

一些植物次生代谢产物是理想的农药开发前体，具有较高的应用价值和开发潜力，为世界各国研究者所关注。

我国对植物次生代谢产物在农业中的应用也进行了研究，并取得了一定的进展。

1 植物次生代谢产物化感作用的研究植物通过向环境中释放特定的次生代谢物质而影响邻近植物（或微生物）的生长，这就是化感作用，也叫做异株克生或他感作用。

目前学术界认同的化感物质主要有15大类，包括酚酸类及其衍生物、黄酮类、萜类和甾族化合物等，几乎涵盖了所有的植物次生代谢产物。

化感物质的释放主要经植物的根系分泌、茎叶挥发、残体分解以及雨雾淋溶等途径。

印度学者指出，化感作用可提高农田、草原和森林系统的生产力，减少现代农业生产的负面效应。

如养分流失和农药污染，保护未受污染的自然环境和具有高生产力的土地资源。

化感物质对某些植物的生长存在抑制作用。

如某些药用植物含有的黄酮、蒽醌、生物碱、萜类、酚酸类生理活性物质是化感物质的主要来源，它们使得药用植物易发生化感作用，出现连作障碍。

张连学等发现，人参、西洋参产生连作障碍主要是由于化感物质—土壤变劣—病原微生物的相互作用，其课题组报道，外源人参皂苷会明显抑制人参愈伤组织鲜重的增加，使人参苗幼根中丙二醛（MDA）含量显著升高，幼苗体内3种抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性发生变化，致使人参细胞内活性氧平衡系统受损，细胞无法进行正常生理代谢，从而抑制人参生长。

人参皂苷粗提液对西洋参幼苗各项生理指标均表现出低促、高抑现象。

高浓度下幼苗叶片中超氧阴离子自由基和丙二醛含量均显著增加，叶片及幼根的相对电导率也明显升高，幼苗根尖细胞核膜膨胀，核仁变形，液泡膜解体，不能完成正常的生命活动。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 2 、速率，比集运量（ SMT 、 Special Mass Transfer ）或比集运速率（ SMTR. Special Mass Transfer rate ）。 指单位时 间通过韧皮部横截面积的干物质运转 量：
•
单位时间转送干物质量（ g ）
• SMT(R)=
＝ g/cm2.
h
•
韧皮部横截面积（ cm2 ）
• 衰老叶片向幼叶转移同化物 • 成熟期茎秆向籽粒转移同化物 • 营养器官向生殖器官转移同化物 • 以收获后的垛放为例
第 5 节 影响同化物运输和分配的因 素
图 5-27 空种皮法研究 同化物运输影响因素
• 5.1 内因 • 1. 源强度和库容量
. • 都高，运输快 .
• 2. 源中糖和 ATP 含量 : 都足↑，运输↑ .
• 2. 光 : 光↓， Pn↓ ， S↓ ，可输出 产 物↓
• 大多情况 , 白天输出 > 晚上 .
• 3. 温度： 最适 20-30℃. T↓ ，运输↓ . 呼吸↓，能量↓， Pn↓, 可运产物↓，韧 皮液粘度↑，胼胝质 ↑ .
• T 过高，运输↓ ; 呼吸消耗↑， Pn↓ ， 可运产物↓，胼胝质 ↑ ↑，转运体活性 下降 .
第 5 章 植物体内同化物运输分 配 和次生物代谢
重点提示
• 1. 细胞区室化，同化物运输系统 • 2. 韧皮部装卸 • 3. 同化物分配 • 4. 影响同化物运输与分配的因素 • 5. 植物主要次物质种类及合成
第 1 节 细胞区室化与同化物运输系 统1 、区域 化
图 5-1 植物细胞的区域化示意图（引自 Buchanan 等， 200
is ）
• 推动韧皮液流动的动力在于“源”“库”两端 的压力差。渗透计 A 不断装入溶质，
• B 不断去除溶质。
B
A
图 5-21 植物中的压力流动假
• 3.5 韧皮部装卸
• 1. 韧皮部装入—— 蔗糖– H+ 共运输
• 蔗糖由叶肉细胞到质外体再通过 SE/CC 进 入筛分子 .
• 蔗糖逆浓度装入，需要能量 .
14C
14CO2
14CO2 14C
图 5-19 同化物双向运输示意
源（代谢源， Source ）—— 指制 造或输出同化物的部位或器官（成 熟 叶，发芽时块根，块茎等）。 库（ Sink ，代谢库） —— 消耗或 贮 藏同化物的部位或器官（如根系 , 形 成中种子，幼果，膨大中块根 、块 茎等）。
图 5-9 假定病毒 RNA(vRNA) 大分子通过细胞 SEL 运输 .
• 4. 伴胞、转移细胞和居间细胞 • 同化物装卸中的重要作用 • 质膜和细胞壁内突，表面积增大，内含丰
富细胞器，提高物质跨膜运转能力。 • 主要功能：源端装入、库端卸出。
Mimulus cardinalis
图 5-10 酸浆属植物小叶脉中的初级伴胞、筛分 子和居间细胞
•3. 无机离子 . •Pi↑---TP↑ ， K 和 B↑--- 糖 ↑ 运输↑ .
•甜菜, K/Na↑ ，淀粉↑， S↓ ，输出↓ .
•4. 植物激素 : 库 IAA 、 GA 、 CTK ↑ ， 输入↑
• 5.2 环境因子
• 1. 水 : 不足 , 水势↓， Pn↓ ， S↓ ，韧 皮液变稠等，运输下降↓ .
• 籽粒中同化物的卸出——空种皮法。
第 4 节 光合产物在植物体内的分 配
• 分配 配置
与分配 (partitio
:
(allocation)
ning)
• 配置 (allocation) : 同化的光合产物在不同代
谢途径中的分配。如代谢利用、合成的蔗糖 是 贮藏到液泡还是输出，在叶绿体中合成淀 粉的 量等。
• 2. 胞间运输 • 质外体和共质体的交替运
输
•
图 5-5 质外体与共质体的交替运输
3. 胞间连丝 (plasmodesma):
图 5-6 胞间连丝的结构简图
图 5-7 胞间连丝的结构电镜
• 胞间连丝的功能：
• 传递物质、信息等。
• 在相邻细胞之间运输速率，共质 体 > 质外体。因为它不需要跨双层膜
• 图 5-11 豌豆 (Pisum sativum) 的筛 分 子和转移细胞
• Fig 5-12 心叶假面花 (Alonsoa warscewiczii) 的 筛分子与居间细胞
• 2.2 同化物的长距 离
瘤 突
图 5-13 环割一定时间后产生的韧皮部 瘤突
图 5-14 共聚焦显微 镜观察同化物在韧 皮部运输
SE －筛分子， CC －伴胞， SP －筛 板
维管束
图 5-15 植物输导组 织
初生韧 皮部
初生木 质部
1. 被子植物筛分子和伴胞（ SE/CC ）复 合体
图 5-16 筛分子和伴胞复合体横切面
图 5-17 筛分子和 伴 胞复合体纵切 面
• 筛管——筛分子：
• 细胞器较少，无细胞核。筛板—筛孔— P- 蛋白（胞间联络束）—胼胝质。寿 命 ：大多一个生长季。
枇杷 (Eriobotrya japonica) 中果实积累光合产物，叶片制造 光合产物
•图 5-2 植物器官的区域化
• 2 、同化物运输系统 • 短距离运输系统和长距离运输系统
•2. 1 短距离运输系统
•1. 胞内运输→扩散、原生质流、跨膜转运器— Pi 转运器。
图 5-3 细胞原生质
• 图 5-4 叶绿体内膜上的若干转运器
•
参与运输？
第 3 节 同化物运 输
3.1 韧皮液组分
How to get phloem sap?
图 5-18 蚜虫吻针法收集韧皮部汁液
韧皮部溢泌液成分（软叶丝兰花序柄）
• 总干物质 17.1-19.2(%) K 1.68
• 电导 (ms/cm) 1.03
Mg 0.051
• pH
8.0-8.2
•
• 例：马铃薯，横截面 0.0042cm2, 蔓→块茎 光合产物 100 天中输给 50g ，求 SMT(R) 。
•
50
• SMT(R)=
=4.9(g/cm2.h)
•
24×100×0.0042
• 大多数植物是 1-13g ，最高达 200gcm-2h-1
• 3.4 同化物运输机制
• --- 压力流动假设（ Pressure-flow hypothes
• 韧皮部溢泌液成分 :
• 1. 糖。
• 2. 氨基酸与酰胺。 Asp 或 Glu 及 Asn 或 Gln 为多。
• 3. 蛋白（酶， ATPase ；成花蛋白 FT ，
H d3 等）、核酸（ sRNA- 信号分子;
FT mRNA ）。
• 4. 植物激素（ IAA 等）、 ATP 、糖脂 、维生素等极少量。
图 5-25 放射处显 影标记不同叶片发 育时期光合产物的 输入
• (2). “ 源”“库”相互促进和制抑。
• 源小→库小，库小→源活性下降。遮 光 或去叶，穗粒数↓，空穗↑，果实 变小 。
• 源过大了，只进行营养生长 , 库容↓， 库过大，源活力降低，导致早衰。
• “ 源足，库大，流畅”——高产生理。
• 次生代谢物是以植物初生代谢产物为原 料，经不同途径进一步合成的小分子有 机化合物的过程。
• 通常储存于植物细胞的液泡或细胞壁中 ，含量很低，其产生、分布具有种属， 甚至器官、组织和生长发育时期的特异 性。例如，红豆杉属（ Taxus ）植物树 皮中的紫杉醇（ taxol ）含量仅为 0.01 ％ ~0.03 ％。
• 昼夜温差大有利同化物运输 .
• 4. 矿质营养:B 、 P 、 K.
• 第六节 植物次生代谢
• 次生代谢物（ secondary metabolites ）是 对植物的生长与发育没有明显或直接作 用，只在特定植物中产生的代谢物，又 称天然产物（ natural product ）。
• 次生代谢物的合成与分解过程称为次 生 代谢（ secondary metabolism ）。
• 图 5-22 放射自显影表明标记蔗糖在 甜 菜质外体进入筛分子的逆浓度梯度
图 5-23 ATP 依赖的蔗糖筛分子装入
图 5-23 韧皮部装入的多聚体陷阱模型 .
2 、韧皮部卸出
图 5-24 韧皮部卸出的质外体和共质体途径
• 筛管后运输。甘蔗、玉米： S— 细胞壁 —先要水解成 F.G—— 贮藏细胞的质内 合成 S—— 装入液泡。有些植物同化物 如小麦卸出后不需经过水解便可顺浓度 直接进入胚乳细胞。
刚环 割
环割后一段 时间
• 环割上端形成瘤突（图 5-13 ）。 • “ 树怕剥皮，不怕烂心”？
生产上果树可采用轻度环割或“开甲”。 “ 高空压条”繁殖果树和观赏树木的。
• 2. 同侧运输和侧（横）向运 输
图 5-20 同化物侧向（修饰）运输
• 3 、同化物不同运输通导 • 叶子→韧皮部→根。 • 根贮藏——块根，块茎萌发→韧皮部
它的转导功能较筛管差。蛋白细胞常 和筛胞在一起，其功能相当于伴胞。
• 3 、 P－蛋白
• 在未成熟细胞中， P- 蛋白是细胞质分泌 体，有球状、方锤状，缠绕或卷曲。
• 在一些植物中有 2 种 PP1 －形成纤丝的 韧皮蛋白和 PP2 －与植物凝集素相联的 韧皮蛋白。两者均由伴胞合成。
• 功能：韧皮部受伤时形成栓塞堵漏。
• 分配（ Partitioning ） : 光合产物输送 到不同的器官。如幼叶、根、花或 果 实。
• 4.1 “ 源”和“库”的相互关系
• 1.“ 源”和“库”的可变性。幼叶是库， 半成长叶“源”和“库”，成熟叶 “源”。发育中的种子和块根—— “库”，萌发时为“源”。绿色的果实 和幼穗，总的来看是代谢“库”。但绿 色角果、芒（长）可提供 1/3-1/2 干物质 。