植物激素的作用机理

植物激素的种类及作用机理

植物激素是植物生长发育和适应环境的重要调节因子，主要通过调控细胞生长、分化、分裂、衰老和死亡等生理过程，以及参与植物响应内外界环境刺激的信号传递和转导，促进植物生长发育与适应能力的提高。植物激素的种类及作用机理是植物生理学和植物学研究的热点和难点问题，本文将从植物激素种类、作用机理和应用等方面系统阐述。

一、植物激素的种类

植物激素是一类类似于动物激素的化合物，主要包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、激动素、乙烯和脱落酸等几类。其中，生长素和赤霉素是植物中作用最广泛的两种激素。

1. 生长素

生长素是植物中最早被发现和研究的一种激素，它主要控制细胞生长、分化和伸长，促进植物根、茎、叶、花和果实的发育。生长素的作用机理主要是通过促进细胞壁活性、细胞液压力、细胞膜渗透性、细胞核DNA转录等途径调节细胞功能和生理代谢。生长素还可以与其他植物激素相互作用，协同调控植物生长发育。

2. 赤霉素

赤霉素是植物中另一种重要的激素，主要调节细胞分裂、分化、伸长和器官形成等过程，促进植物的发育和生殖。赤霉素的作用机理主要是通过激活赤霉素受体、调控蛋白质磷酸化、转录因子活性等途径介导信号转导，促进植物生长发育和适应环境。

3. 细胞分裂素

细胞分裂素是一类控制细胞分裂和分裂激素合成的激素，主要通过影响细胞周期、DNA复制、染色体分裂等分子机制控制细胞分裂。细胞分裂素的作用机理主要是通过激活和抑制细胞周期相关的激酶、激酶底物等途径介导信号转导。

4. 脱落酸

脱落酸是一种脂溶性激素，主要参与植物的落叶、雌蕊败育、种子成熟和休眠等过程。脱落酸的作用机理主要是通过调控植物体内激素平衡、细胞壁分解、离子通道、转录因子、激酶底物等途径介导信号传递和转导。

5. 激动素

激动素是一种低分子物质，主要调节植物营养代谢和生长发育等生理过程。激动素的作用机理主要是通过调节植物光合作用、激素合成、细胞分裂、细胞膜电位等途径影响植物生理代谢。

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一、选择题(每题6分，共60分)

1．如图表示将玉米苗尖端分别置于不含生长素的相同的琼脂块上，并做不同的处理。一段时间后，测定琼脂块中的生长素含量，并分别用a～f表示。下列有关叙述错误的是(

)

甲 乙 丙 丁

A．若向光侧的生长素会被分解，则a>b、c

B．若生长素由向光侧移向背光侧，则c＋d＝e＋f，且e

C．图甲中的玉米苗尖端向上直立生长，而图丁中的玉米苗尖端向左弯曲生长

D．图乙中的玉米苗尖端向左弯曲生长，其原因是背光侧的细胞分裂较快

【解析】分析图示，如果图乙中玉米苗尖端的向光侧生长素会被分解，则a中生长素含量高，b中因向光侧生长素被分解而含量相对较低，即a>b，同理可推出图丙中c

【答案】 D

2．将矮茎豌豆植株用不同浓度的赤霉素(GA)处理，然后测量植株的高度，实验结果如图所示。据图推断正确的是(

)

A．植株的生长高度与赤霉素的浓度成正比

第 2 页 共 2 页 B．赤霉素能够促进矮茎豌豆植株的生长

C．浓度为10.0 μg/mL的赤霉素能够抑制植株的生长

D．赤霉素也能够促进正常高茎豌豆的生长

【解析】由图可知，赤霉素能够促进矮茎豌豆植株的生长。在0～1.0 μg/mL范围内，植株的生长高度与赤霉素的浓度成正比。浓度为10.0 μg/mL的赤霉素促进植株生长的效果与1.0

μg/mL的相似，并不会抑制植株的生长。从图示结果不能判断赤霉素是否能促进正常高茎豌豆的生长。

【答案】 B

3．植物越冬休眠和夏天生长受多种激素的调节，如下图所示，有关叙述正确的是(

)

A．越冬休眠时，植物体内的赤霉素和脱落酸的含量都会增加

B．各种植物激素通过影响细胞内的代谢过程实现对生命活动的调节

C．秋末①→③→⑤过程能增加叶肉细胞内的胡萝卜素含量，提高光合作用速率

•二、生长素•1．生长素的发现过程•(1)19世纪末，达尔文提出向光性的原因是；•(2)1910年，詹森证明胚芽鞘顶尖产生的刺激可以透过传递给下部；•(3)1914年，拜尔证明胚芽鞘弯曲的原因是；•(4)1928年，温特的实验进一步证明造成胚芽鞘弯曲的化学物质是。④尖端产生的刺激造成背光面比向光面生长快⑤琼脂片⑥顶尖产生的刺激在其下部分布不均匀造成的⑦生长素•一、植物激素•由植物体内产生，能从运送到，对植物的生长发育有显著影响的。①产生部位②作用部位③微量有机物•2．化学名称：。•3．合成部位：幼嫩的芽、和发育中的。•4．运输：•：从形态学的到形态学的，属于。•非极性运输：成熟组织的。•5．分布：植物体各器官中都有，相对集中地分布在的部分。⑧吲哚乙酸⑨叶⑩种子⑪极性运输⑫上端⑬下端⑭主动运输⑮韧皮部⑯生长旺盛•6．生理作用•(1)两重性：既能促进生长，也能，既能，也能抑制发芽，既能防止落花落果，也能。•(2)表现：浓度较低时，浓度过高时抑制生长，甚至杀死植物；不同器官对生长素的敏感程度不一样。⑰抑制生长⑱促进发芽⑲疏花疏果⑳促进生长•三、生长素类似物•1．概念：具有与相似的生理效应的化学物质；•2．应用：促进扦插的枝条生根；促进果实发育；防止；获得无子果实。生长素落花落果•四、其他植物激素•1．赤霉素•(1)合成部位：主要是、幼根和幼芽；•(2)主要作用：促进细胞伸长，引起植株增高，促进种子萌发、果实发育。•2．细胞分裂素•(1)合成部位：主要是根尖；•(2)主要作用：促进。未成熟的种子细胞分裂•3．脱落酸•(1)合成部位：根冠、萎蔫的叶片等；•(2)主要作用：抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和。•4．乙烯•(1)合成部位：植物体各个部位；•(2)主要作用：促进。脱落果实发育•五、植物生长调节剂•1．概念：合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质。•2．应用•(1)用催熟凤梨；•(2)用一定浓度的溶液处理芦苇，就可以使其纤维长度增加50%左右；•(3)用处理大麦种子，无须发芽就可以产生大量的α－淀粉酶，这样就可以简化工艺、降低啤酒的成本。人工乙烯利赤霉素赤霉素•思考探讨提示：•1．应是幼嫩种子，因为幼嫩种子的材料易得，生长素含量高。•2．背光生长。•3．无子西瓜是利用的染色体变异的原理，奇数倍的染色体组不能正常减数分裂形成配子，因而不能正常受精而获得无子；无子番茄是利用生长素能促进子房发育成果实的原理，染色体数目没有变化。•4．生长素、细胞分裂素、赤霉素促进生长，脱落酸、乙烯、高浓度生长素抑制生长。•一、生长素发现过程的实验分析科学家实验过程结论分析达尔文①胚芽鞘＋单侧光→向光生长②去尖端＋单侧光→不生长不弯曲③用锡箔罩住尖端＋单侧光→生长不弯曲④用锡箔罩住尖端以下部位＋单侧光→向光生长单侧光照射使胚芽鞘尖端产生某种刺激，对下部产生影响，出现向光弯曲①和④为对照组，②和③为实验组；①和②组中的自变量为有无尖端，③和④组中的自变量为感光部位的差异科学家实验过程结论分析詹森①切去胚芽鞘尖端＋单侧光→不弯曲②胚芽鞘尖端下部放琼脂片＋单侧光→弯曲胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片与达尔文实验中的①、②组形成相互对照拜尔切去胚芽鞘尖端，移至一侧，置于黑暗中培养，胚芽鞘向放尖端的对侧弯曲生长尖端产生某种刺激，在其下部分布不均匀，造成胚芽鞘弯曲生长自变量为尖端放置的位置科学家实验过程结论分析温特①接触过尖端的琼脂块放在去尖端的胚芽鞘切面的某一侧②空白的琼脂块放在去尖端的胚芽鞘切面的某一侧某种刺激的确是化学物质，这种化学物质的不均匀分布造成胚芽鞘尖端以下的部位弯向光源自变量为琼脂块是否接触过尖端其他科学家从人尿中分离出能促进植物生长的物质生长素的化学成分是吲哚乙酸•(1)生长素的合成不需要光，单侧光不影响生长素的合成，而是使生长素发生横向转移，分布不均。•(2)生长素不能透过云母片、玻璃片，而琼脂对生长素的运输和传递无阻碍作用。•二、生长素的合成、分布与运输•1．合成部位：主要在幼嫩的芽、叶和发育的种子等具有分生能力的部位合成，而在衰老的组织中合成较少。•2．分布•(1)产生部位＜积累部位，如顶芽＜侧芽，分生区＜伸长区。•(2)生长旺盛的部位＞衰老组织，如幼根＞老根。•3．运输•(1)极性(轴向)运输：•①特点：只能从形态学的上端向形态学下端运输，是一种主动运输过程，需要消耗能量，能逆浓度运输。•②实验：•(2)横向运输•在单侧光或重力作用下还可以引起生长素在茎、根等处的横向运输。这种运输往往与单方向刺激有关，如下图：•A、B为极性运输，C、D为重力作用下的横向运输；a为单侧光下的横向运输。•(3)非极性运输：通过韧皮部的筛管的运输。•(1)感受单侧光刺激的部位是胚芽鞘尖端，只有这个部位才能感受这一外界刺激，而其他部位对单侧光的刺激没有任何反应。•(2)生长和弯曲的部位在胚芽鞘尖端下面的一段，单侧光引起生长素分布不均匀的部位就是指这一段。•(3)单侧光引起茎尖生长素分布不均匀，暗示了生长素在胚芽鞘尖端(生长素产生的部位)有横向运输的能力，即在单侧光的影响下，生长素从向光的一侧移向背光的一侧。发生弯曲的部位在胚芽鞘尖端下面，表明生长素有极性运输的能力，能自形态学上端向下端运输。•3．(2009年广州调研)用燕麦幼苗做如下图所示的两组实验。甲组：将切下的胚芽鞘尖端③水平放置，分别取两个琼脂块①、②紧贴在③的切面上，数小时后如甲图所示处理。乙组：将附有琼脂块X和Y的胚芽鞘尖端放在旋转器上匀速旋，数小时后如乙图所示处理。以下说法错误的是•A．去掉尖端的胚芽鞘⑤将直立生长•B．去掉尖端的胚芽鞘④将向左弯曲生长•C．④的右侧生长素多，右侧生长快•D．⑤的两侧生长素浓度不相等•【答案】D•4．由下图能得出的结论有()•A．生长素能促进植物生长•B．生长素的化学成分为吲哚乙酸•C．单侧光照射引起生长素分布不均匀•D．感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端•【解析】两组实验所采用的是切去尖端的胚芽鞘，因此无法验证单侧光对生长素分布的影响以及胚芽鞘的生理功能。实验中没有对生长素的成分进行分析，因此也不能验证生长素的化学成分。•【答案】A•三、生长素生理作用的两重性分析•1．相关曲线分析•(1)植物器官对生长素的敏感性不同•①不同的器官对生长素的敏感性不同(敏感性大小：根＞芽＞茎)。不同种类的植物对生长素的敏感度也不同，双子叶植物比单子叶植物敏感程度高。•②下图曲线中在A、B、C各点代表最佳促进效果；A′、B′、C′点以上的部分体现了不同浓度生长素的促进效果；A′、B′、C′点分别表示生长素对根、芽、茎的生长既不促进，也不抑制的生长素浓度；A′、B′、C′点以下的部分分别表示对根、芽、茎的生长起抑制作用。•(2)单子叶和双子叶植物的敏感性不同•双子叶植物比单子叶植物对生长素更敏感，同一浓度对双子叶植物是抑制性，但对单子叶植物可能是促进的。•(3)下图曲线分析•①H点表示促进生长的最适浓度为g，在OH段随生长素浓度增高，促进作用增强，而HC段随着生长素浓度增高，促进作用减弱；A和B点、O和C点的浓度对植物的促进作用相同；•②若植物幼苗出现向光性，且测得其向光一侧生长素浓度为m，则其背光一侧生长素浓度范围应为：大于m小于2 m(向光一侧生长慢于背光一侧)。•③若植物水平放置，表现出根的向地性、茎的背地性，且测得其茎的近地侧生长素浓度为2 m，则茎的远地侧生长素浓度范围应为小于m。•2．两重性举例•(1)顶端优势：顶芽产生的生长素，向侧芽运输积累，使侧芽生长受抑制。•(2)根的向地性和茎的背地性：如图•重力导致生长素分布不均(向地一侧生长素浓度高，背地一侧生长素浓度低，即C＞A, D＞B)，使生长不均，根的向地一侧生长慢，背地一侧生长快；茎的向地一侧生长快，背地一侧生长慢，结果根的向地性，茎的背地性。•根的向重力性和顶端优势现象能体现出生长素作用的两重性，即低浓度促进，高浓度抑制。而向光性和茎的背重力性却只能表现生长素促进生长的功能，不能体现出两重性。•6．(2010年佛山质检)农田农作物大多数是单子叶植物，杂草以双子叶植物为主；果园的果树和杂草则相反。下图所示为双子叶植物和单子叶植物对不同浓度的生长素的反应效果。据此可知用生长素类似物所配制的除草剂主要用于农田还是果园？理由是什么？()•A．果园低浓度除草剂溶液既可以促进果树生长，又可以抑制杂草生长•B．果园高浓度除草剂溶液既可以促进果树生长，又可以抑制杂草生长•C．农田低浓度除草剂溶液既可以促进农作物生长，又可以抑制杂草生长•D．农田高浓度除草剂溶液既可以促进农作物生长，又可以抑制杂草生长•【解析】本题考查生长素作用的两重性的应用。•【答案】D植物激素形成部位存在部位主要生理作用赤霉素幼芽、幼根和未成熟的种子、胚等幼嫩组织高等植物的所有器官促进细胞伸长，促进种子萌发和果实发育细胞分裂素根尖，通过木质部输送到地上部分高等植物中普遍存在，尤其是正在进行细胞分裂的器官促进细胞分裂，使细胞体积加大，促进芽的分化，抑制衰老等乙烯果实、种子、花、根、茎、叶都可以产生广泛存在于植物体中促进果实成熟，促进老叶脱落和衰老，促进多开雌花等脱落酸植物体在生活条件不适宜或生长季节终了时产生广泛存在于高等植物体中，但在将要脱落或进入休眠期的器官中更多抑制细胞的分裂和伸长，促进叶和果实的衰老和脱落•激素间的相互作用•(1)在植物生长发育和适应环境过程中各种激素并不是孤立起作用，而是多种激素相互作用共同调节。比如：赤霉素促进种子萌发，脱落酸则抑制种子萌发，两者的作用是互相拮抗的。当水分供应充足时，禾本科植物种子中的胚就会释放出赤霉素，以动员贮藏的养分，从而促进种子的萌发，这时脱落酸的作用就显示不出来了。•(2)植物生长发育过程，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。

植物激素的作用机制

植物激素，又称植物生长素，是一类由植物自身合成和调节的化合物，能够在微量下对植物的生长发育起到重要的调控作用。植物激素的作用机制极其复杂，包括信号传导、基因表达调控以及代谢调节等多个方面，下面将对植物激素的作用机制进行详细探讨。

一、植物激素的信号传导机制

植物激素的作用是通过信号传导来实现的。植物细胞表面的受体能够感知外界环境和内部信号，并将其转化为细胞内的信号，从而启动相应的生物反应。植物激素主要通过膜受体或胞内受体介导信号传导。

1. 膜受体介导的信号传导

植物激素中的一些类似于动物激素的物质，如植物内源激动素（ABA）和植物内源生长素（IAA），通过细胞膜上特定的受体来传递信号。当激素结合到受体上时，受体会发生构象变化，从而激活细胞内的信号传导通路。这些通路主要包括离子通道的开启或关闭、蛋白激酶级联反应以及二次信使的产生和释放等。

2. 胞内受体介导的信号传导

除了膜受体，一些植物激素，如赤霉素（GA）和脱落酸（JA），则通过胞内受体来传导信号。在细胞质内，胞内受体与激素结合后，会激活转录因子，并进入细胞核，从而改变目标基因的表达。这种机制往往参与植物的转录调控和信号转导。 二、植物激素的基因表达调控机制

植物激素通过调控基因的表达来实现对植物生长发育的调控。植物激素参与到基因表达的多个环节中，包括转录的启动、转录的抑制以及转录因子的活性调节等。

1. 转录的启动与抑制

植物激素能够在基因座上结合特定的转录因子，从而调控转录的启动和抑制。例如，植物内源激动素（ABA）能够通过结合转录因子来抑制ABA响应基因的转录，从而在胁迫环境下抑制植物的生长。

2. 转录因子的活性调节

植物激素还能够通过调控转录因子的活性来实现对基因表达的调控。转录因子通过与激素结合或者磷酸化等方式来启动或抑制目标基因的转录。这种机制在植物的生长发育以及应对环境胁迫等方面起到重要作用。

三、植物激素的代谢调节机制