生长素的发现和种类
- 格式:doc
- 大小:20.50 KB
- 文档页数:4
生长素的发现生长素的发现生长素是一种植物激素,对植物生长和发育起到重要的调控作用。
它是植物在光合作用、营养吸收和物质代谢过程中产生的一种生物活性物质。
生长素的发现与研究历程充满曲折与创新,下面将为大家介绍生长素的发现历程。
生长素的发现可以追溯到19世纪末的英国。
当时的研究者正在试图解答一个问题:为什么植物细胞的生长活动只发生在一侧,而不是均匀地分布在细胞中?他们发现,在植物茎、根等组织中存在着一种特殊的物质,对细胞生长具有明显的影响。
为了研究这种物质的性质,这些研究者开始进行一系列的实验。
1898年,荷兰植物学家温特科恩首次提出了“生长素”这个概念。
他利用温特灌溉法,将能够促进细胞伸长的物质从茎尖向下输送,证明了细胞伸长是由这种物质的作用而引起的。
温特将这种物质称为“生长素”,并提出了“决定生长素”的假设。
他认为,生长素是在植物细胞中生成的一种物质,通过与细胞膜结合,调控了细胞的伸长和分裂。
研究者们在继续研究中发现,生长素并不是唯一的植物激素,还存在着其他的激素,如赤霉素、脱落酸等。
这些激素共同参与了植物的生长和发育过程,形成了植物激素的整体调控网络。
在随后的几十年里,研究者们陆续发现了更多的植物激素,并深入研究了它们的合成、传输和反应机制。
20世纪上半叶,生长素的研究取得了长足的进展。
瑞士化学家班茨在1913年从植物的幼芽中提取到了纯净的生长素结晶,证明了生长素是植物中真正的活性成分。
这一发现为生长素的深入研究奠定了基础,并为后来的研究者提供了重要的参考。
随着科技的进步和研究技术的更新,对生长素的研究也逐渐深入。
研究者们利用各种生物化学、生理学和分子生物学技术,逐步揭示了生长素的合成途径、信号传导机制以及对细胞生长和发育的调控作用。
他们发现,生长素通过与细胞膜上的受体结合,激活了一系列的信号转导途径和基因表达,最终调控了细胞的伸长、分裂和分化。
到了21世纪,生长素的研究已经涉及到了更广泛的领域。
高二生物生长素知识点归纳在高中生物课程中,生长素是一个重要的概念,它是植物生长和发育过程中不可或缺的一种激素。
生长素对于植物的形态建成、细胞分裂、伸长以及分化等生理过程都有着至关重要的作用。
本文将对生长素的相关知识进行系统的归纳和总结。
一、生长素的发现与历史生长素的发现可以追溯到20世纪初,荷兰科学家弗里茨·温特(Frits W. Went)首次从植物中分离出一种促进生长的物质,并将其命名为生长素(Auxin)。
此后,科学家们对生长素进行了深入的研究,揭示了其在植物生长发育中的多种功能。
二、生长素的化学本质生长素的化学本质是吲哚乙酸(IAA),是一种具有吲哚环和乙酸侧链的有机化合物。
除了IAA外,还有一些其他类型的化合物也具有类似生长素的活性,如吲哚丙酸(IPA)和吲哚丁酸(IBA)等。
三、生长素的合成与分布生长素主要在植物的顶端分生组织中合成,随后通过细胞间的转运作用分布到植物的其他部位。
在植物体内,生长素主要集中在生长活跃的部位,如根尖、茎尖、叶片和花芽等。
四、生长素的生理作用1. 促进细胞伸长生长素能够刺激细胞壁的松弛,使细胞在水分的作用下伸长,从而促进植物的生长。
这种作用在茎和根的生长过程中尤为明显。
2. 促进细胞分裂生长素还能够促进细胞分裂,加速植物的生长。
在植物的顶端分生组织中,生长素通过激活相关基因的表达,促进细胞周期的进行。
3. 影响植物的形态建成生长素通过调节细胞的生长方向和速度,影响植物的形态建成。
例如,生长素在植物的光向性和重力反应中起着关键作用。
4. 参与植物的逆境响应在植物遭受逆境,如干旱、盐碱等不良环境时,生长素能够调节植物的生理反应,帮助植物适应环境变化。
五、生长素的应用生长素在农业生产中有着广泛的应用。
例如,通过外源施用生长素可以促进作物的生长,提高产量;在园艺中,生长素可用于促进扦插生根、调节花卉的开花时间等。
六、生长素的调控机制植物体内的生长素水平受到严格的调控。
植物体内生长素的含量很低, 一般每克鲜重为10~100ng。
各种器官中都有生长素的分布, 但较集中在生长旺盛的部位, 如正在生长的茎尖和根尖(图7-4), 正在展开的叶片、胚、幼嫩的果实和种子, 禾谷类的居间分生组织等, 衰老的组织或器官中生长素的含量则更少。
、生长素的发现和种类生长素(auxin)是最早被发现的植物激素, 它的发现史可追溯到1872年波兰园艺学家西斯勒克(Ciesielski)对根尖的伸长与向地弯曲的研究。
他发现, 置于水平方向的根因重力影响而弯曲生长, 根对重力的感应部分在根尖, 而弯曲主要发生在伸长区。
他认为可能有一种从根尖向基部传导的剌激性物质使根的伸长区在上下两侧发生不均匀的生长。
同时代的英国科学家达尔文(Darwin)父子利用金丝雀艹鬲鸟草胚芽鞘进行向光性实验, 发现在单方向光照射下, 胚芽鞘向光弯曲;如果切去胚芽鞘的尖端或在尖端套以锡箔小帽, 单侧光照便不会使胚芽鞘向光弯曲;如果单侧光线只照射胚芽鞘尖端而不照射胚芽鞘下部, 胚芽鞘还是会向光弯曲(图7-2A)。
他们在1880年出版的《植物运动的本领》一书中指出: 胚芽鞘产生向光弯曲是由于幼苗在单侧光照下产生某种影响, 并将这种影响从上部传到下部, 造成背光面和向光面生长速度不同。
博伊森詹森(Boyse-Jensen,1913)在向光或背光的胚芽鞘一面插入不透物质的云母片, 他们发现只有当云母片放入背光面时, 向光性才受到阻碍。
如在切下的胚芽鞘尖和胚芽鞘切口间放上一明胶薄片, 其向光性仍能发生(图7-2B)。
帕尔(Paál,1919)发现, 将燕麦胚芽鞘尖切下, 把它放在切口的一边, 即使不照光, 胚芽鞘也会向一边弯曲(图7-2C)。
荷兰的温特(F.W.Went, 1926)把燕麦胚芽鞘尖端切下, 放在琼胶薄片上, 约1 h后, 移去芽鞘尖端, 将琼胶切成小块, 然后把这些琼胶小块放在去顶胚芽鞘一侧, 置于暗中, 胚芽鞘就会向放琼胶的对侧弯曲(图7-2D)。
生长激素的发展历史可以分为三个阶段:
1.第一代生长激素。
20世纪50~70年代,也叫人垂体源性生长激素,它是临
床上最早应用的生长激素,1958年由Raben首次从人垂体中成功提取出来,随后开始用于儿童侏儒症的治疗。
2.第二代生长激素。
20世纪80年代早期,美国Genentech公司利用大肠杆菌
(E. Coli)包涵体技术研制出含192个氨基酸的基因重组人生长激素——Met-rhGH。
这是重组人生长激素的雏形,它对治疗生长激素缺乏症是有效的,但被治疗者易产生抗体,影响疗效。
3.第三代生长激素。
20世纪80年代中期,用普通大肠杆菌基因表达技术合成
了含有191个氨基酸的重组人生长激素,由于它的结构与人垂体生长激素不同,抗体产生率仍较高,分泌和提取过程复杂,易污染,容易带入杂质而导致过敏反应发生。
植物生长素的发展过程
植物生长素的发展过程可以分为以下几个阶段:
1.发现阶段:生长素最早是在20世纪初期被发现的。
1901年,
德国植物学家Went最先用一种方法证实了植物中存在一种影响植物生
长的物质,后来被称为生长素。
2.提纯阶段:20世纪30年代,法国化学家Miller和英国植物学家Avery等人通过提纯和纯化技术,成功地提取出了一种单一的物质,也就是生长素。
3.化学结构阶段:20世纪50年代,生物化学家们开始探讨生长
素的化学结构。
1955年,美国科学家Monsanto成功合成了植物生长素的化学结构。
这一发现标志着人们对生长素研究的一个重大突破。
4.作用机理阶段:20世纪60年代,科学家们开始探究生长素的
作用机理。
经过多年的研究,人们发现,生长素能促进细胞分裂和伸长,通过调节植物生长的各个阶段来实现其作用。
5.应用研究阶段:20世纪70年代后,生长素开始在农业、林业、园艺等领域得到广泛应用。
人们通过利用生长素的作用,进行种植、
育苗、剪枝等方面的研究,为推进植物生长的规律和改善农业生产做
出了积极的贡献。
植物体内生长素的含量很低,一般每克鲜重为10~100ng。
各种器官中都有生长素的分布,但较集中在生长旺盛的部位,如正在生长的茎尖和根尖(图7-4),正在展开的叶片、胚、幼嫩的果实和种子,禾谷类的居间分生组织等,衰老的组织或器官中生长素的含量则更少。
生长素(auxin)是最早被发现的植物激素,它的发现史可追溯到1872年波兰园艺学家西斯勒克(Ciesielski)对根尖的伸长与向地弯曲的研究。
他发现,置于水平方向的根因重力影响而弯曲生长,根对重力的感应部分在根尖,而弯曲主要发生在伸长区。
他认为可能有一种从根尖向基部传导的剌激性物质使根的伸长区在上下两侧发生不均匀的生长。
同时代的英国科学家达尔文(Darwin)父子利用金丝雀艹鬲鸟草胚芽鞘进行向光性实验,发现在单方向光照射下,胚芽鞘向光弯曲;如果切去胚芽鞘的尖端或在尖端套以锡箔小帽,单侧光照便不会使胚芽鞘向光弯曲;如果单侧光线只照射胚芽鞘尖端而不照射胚芽鞘下部,胚芽鞘还是会向光弯曲(图7-2A)。
他们在1880年出版的《植物运动的本领》一书中指出:胚芽鞘产生向光弯曲是由于幼苗在单侧光照下产生某种影响,并将这种影响从上部传到下部,造成背光面(Boyse-Jensen,1913)在向光或背光的胚芽鞘一面插入不透物质的云母片,他们发现只有当云母片放入背光面时,向光性才受到阻碍。
如在切下的胚芽鞘尖和胚芽鞘切口间放上一明胶薄片,其向光性仍能发生(图7-2B)。
帕尔(Paál,1919)发现,将燕麦胚芽鞘尖切下,把它放在切口的一边,即使不照光,胚芽鞘也会向一边弯曲(图7-2C)。
荷兰的温特(F.W.Went,1926)把燕麦胚芽鞘尖端切下,放在琼胶薄片上,约 1 h 后,移去芽鞘尖端,将琼胶切成小块,然后把这些琼胶小块放在去顶胚芽鞘一侧,置于暗中,胚芽鞘就会向放琼胶的对侧弯曲(图7-2D)。
如果放纯琼胶块,则不弯曲,这证明促进生长的影响可从鞘尖传到琼胶,再传到去顶胚芽鞘,这种影响与某种促进生长的化学物质有关,温特将这种物质称为生长素。
《植物生长素的发现》知识清单一、植物生长素的定义植物生长素是一种植物激素,它对植物的生长和发育起着至关重要的调节作用。
生长素能够促进细胞的伸长和分裂,从而影响植物的生长速度、形态建成以及对环境的适应能力。
二、植物生长素的发现历程1、达尔文的实验查尔斯·达尔文通过对金丝雀虉草的胚芽鞘向光性实验,发现胚芽鞘在单侧光照射下会向光弯曲生长。
他推测胚芽鞘尖端受到单侧光刺激后,会向下传递某种“影响”,导致胚芽鞘下部的伸长区背光侧比向光侧生长快,从而使胚芽鞘向光弯曲。
2、鲍森·詹森的实验1913 年,鲍森·詹森进行了实验,将胚芽鞘尖端切下,分别放在单侧光下和插在琼脂片上再放在单侧光下。
结果发现,插在琼脂片上的胚芽鞘会向光弯曲生长,而单纯放在单侧光下的胚芽鞘则不弯曲。
这表明胚芽鞘尖端产生的“影响”可以透过琼脂片传递给下部。
3、拜尔的实验1918 年,拜尔在黑暗中进行实验。
他将胚芽鞘尖端切下,放在胚芽鞘一侧,结果发现胚芽鞘会向放置尖端的对侧弯曲生长。
这说明胚芽鞘的弯曲生长是由于尖端产生的“影响”在其下部分布不均匀造成的。
4、温特的实验1928 年,温特做了进一步的实验。
他把接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧,发现胚芽鞘会向对侧弯曲生长;而把没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧,胚芽鞘则不生长也不弯曲。
温特认为,胚芽鞘尖端确实产生了一种化学物质,并将其命名为生长素。
三、植物生长素的产生、分布和运输1、产生部位生长素主要在植物的幼嫩部位产生,如胚芽鞘、芽、幼叶和发育中的种子。
2、分布生长素在植物体内的分布很广泛,但相对集中在生长旺盛的部位,如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等。
3、运输方式(1)极性运输:生长素只能从植物体的形态学上端向形态学下端运输,而不能倒过来运输。
这是一种主动运输的过程,需要消耗能量。
(2)非极性运输:在成熟组织中,生长素可以通过韧皮部进行非极性运输。
生长素的发现
生长素的发现可以追溯到19世纪末和20世纪初。
到了1890年代,人们已经意识到了植物在生长和发育过程中存在一种能够影响细胞分裂和组织生长的物质。
于是,许多
科学家开始尝试提取和分离这种物质。
1909年,法国植物学家朱利思·塞列·阿迪尔(Julius
Céleste Armand von Sachs)首次使用“生长素”一词来描述这种物质。
他在一系列的实验中发现,这种物质可以
促进植物细胞的分裂。
然而,当时的科学家们并没有成功
地提取出纯净的生长素。
直到1913年,美国植物学家费迪南德·阿道夫·约翰·冯·勃兰特(Ferdinand Adolf Johann von Blanquet)从玉米胚
芽中成功提取出了一种能够促进植物细胞分裂的物质,他
将这种物质命名为“auxin”(生长素的一种类型)。
随后,人们开始研究和了解生长素在植物生长和发育中的作用。
在接下来的几十年中,科学家们不断探索和研究生长素的性质和功能。
他们发现生长素可以调节植物细胞的伸展和分裂,促进植物的生长和发育。
此外,生长素还能够影响植物的根系生长、维持光合作用和开花等生理过程。
随着科技的不断进步,人们对生长素的认识也不断深化。
现代科学技术使得科学家们能够更加深入地研究生长素的分子结构和作用机制,从而为植物生长和发育的调控提供更多的理论基础和实践应用。
生长素的发现生长素是一种重要的植物生长调节激素,对植物生长发育起着关键的作用。
它具有促进细胞分裂和伸长、控制植物方向性生长、参与植物逆境适应等多种生物学功能。
本文将介绍生长素的发现历程,并探讨其对植物生长发育的影响。
发现历程生长素的发现可以追溯到20世纪初。
在1881年,德国植物学家Hanstein首次提出植物的尖端组织可以促进植物生长。
随后,著名的美国植物学家Went在1926年通过一系列实验证明了某种物质可以被水解并促进植物细胞伸长。
他将这种物质命名为“生长素”,这也是生长素这一术语的来源。
正式的生长素结构在1934年被英国化学家Karrer和Swingle确定。
他们发现生长素是一种具有褐色结晶的化合物,可溶于乙醇和醋酸。
这一发现使得研究人员对生长素的研究取得了重要进展。
生长素的生物学功能促进细胞分裂和伸长生长素作为一种植物生长调节激素,可以促进植物细胞的分裂和伸长。
在细胞分裂过程中,生长素可以调控细胞壁的松弛和合成,使细胞得以扩张。
同时,生长素还参与调控细胞周期和细胞分化,促进植物根系和茎叶的生长。
控制植物方向性生长生长素还对植物的方向性生长起着重要的调节作用。
在植物的顶端组织中,生长素的分布不均匀,形成了生长素梯度。
这种梯度使植物在生长过程中能够向上生长。
当遇到光线或重力等外界因素时,生长素会导致植物的向光性或垂直性生长。
参与植物逆境适应生长素还参与植物的逆境适应过程。
当植物遭受外界环境的压力时,生长素水平会发生变化,以帮助植物适应逆境。
例如,当植物遭受干旱胁迫时,生长素水平会升高,促进根系的生长和分枝,增加植物对水分的吸收能力。
生长素的应用生长素的重要作用使得它在农业生产和植物研究中得到广泛应用。
以下是生长素在不同领域的应用:•农业生产:生长素可以被用于促进作物的生长和发育,提高农作物的产量和品质。
例如,生长素可以被喷洒在水果上,促进果实的膨大和着色。
•种子处理:生长素可以被用于种子处理,提高种子的萌发率和生长势。
高中生物生长素知识点一、生长素的基本概念1. 定义:生长素(Auxins)是一类植物激素,主要负责调节植物的生长和发育过程。
2. 发现历史:生长素最初由Fridrich W. W. Wents于1928年发现,他通过实验证明了植物尖端产生的某种物质能够促进植物的生长。
3. 主要种类:- 吲哚乙酸(IAA):最常见和活性最强的生长素。
- 吲哚丁酸(IBA):在种子萌发中起重要作用。
- 吲哚丙酸(IPA):活性较IAA弱,但在某些植物中仍有重要作用。
二、生长素的生物合成1. 合成部位:生长素主要在植物的顶端分生组织、幼叶、发育中的种子和果实中合成。
2. 合成途径:- 色氨酸途径:色氨酸是生长素合成的关键前体,通过一系列酶促反应转化为IAA。
三、生长素的分布与运输1. 分布特点:生长素在植物体内的分布是不均匀的,主要集中在生长活跃的部位,如顶端分生组织、幼根和果实。
2. 极性运输:生长素能够从植物的顶端向基部进行非对称性运输,这种运输方式称为极性运输。
四、生长素的生理作用1. 细胞伸长:生长素通过改变细胞壁的透性,促使细胞吸收水分,导致细胞伸长。
2. 顶端优势:生长素在植物顶端的高浓度抑制了侧芽的生长,这种现象称为顶端优势。
3. 促进分化:生长素参与植物的根、茎、叶和果实的分化过程。
4. 光向性和地向性:生长素在植物对光和重力的反应中起调节作用,导致植物的光向性和地向性生长。
五、生长素的应用1. 促进生根:在植物组织培养中,适当浓度的生长素可以促进扦插枝条的生根。
2. 防止果实脱落:生长素可以抑制植物的脱落酸作用,从而减少果实和叶片的脱落。
3. 调节开花:生长素影响植物的花芽分化和开花时间。
六、生长素的调节与平衡1. 与其他激素的相互作用:生长素与赤霉素、脱落酸和乙烯等其他植物激素相互作用,共同调节植物的生长发育。
2. 反馈调节:植物体内的生长素浓度受到其生理效应的反馈调节,以维持生长的平衡。
七、生长素的研究前景1. 基因工程:通过基因工程技术,可以改变植物体内生长素的合成和代谢,培育出生长特性优良的新品种。
高中生物生长素知识点总结高中生物学中,生长素是一个重要的概念。
生长素,也称为植物激素,是由植物体内产生的一类化合物,能够调控植物的生长、发育和生理代谢过程。
生长素在植物中起着多种重要作用,深入了解生长素的知识对于理解植物生长发育的机制至关重要。
下面我们来进行生长素的知识点总结。
1. 生长素的发现与起源:生长素是在20世纪初被发现的。
最早的发现是发现了一种能够引起植物异位生长的物质,这就是生长素。
生长素主要来自于植物体内的原生质。
2. 生长素的生物合成:生长素的合成是由一系列的酶催化反应完成的。
最重要的合成途径是通过半胱氨酸和甘氨酸的代谢产生。
同时,植物的营养供给和环境条件也会影响生长素的合成。
3. 生长素的类型:生长素的类型很多,包括生长酮、赤霉素、脱落酸等。
这些生长素在植物体内起着不同的作用。
比如,赤霉素主要参与植物的伸长生长过程,脱落酸则主要参与植物的分裂和分化过程。
4. 生长素的运输:生长素可以通过植物体内的细胞间和细胞内传递,以实现生长素的作用。
主要通过细胞间空隙和筛管导管来进行传递。
5. 生长素的作用机制:生长素的作用机制主要是通过与生长素受体结合来实现的。
生长素受体是一种蛋白质,能够与生长素结合,从而进一步调控细胞的生长和发育过程。
6. 生长素的生理功能:生长素在植物的生长发育过程中起着多种重要作用。
例如,生长素能够促进植物的伸长生长,使细胞膨大,参与根的伸长和分化等。
7. 生长素的应用:生长素不仅在植物体内起着重要作用,还能够被应用于农业生产中。
比如,利用生长素可以促使植物的生长和发育,提高农作物产量和质量。
8. 生长素的调控机制:植物体内的生长素含量是由多种因素共同调控的。
比如,光照、温度、水分等对生长素的合成和运输都有影响。
9. 生长素与其他物质的关系:生长素与其他植物激素以及外界环境的因素之间相互作用,共同调控植物的生长和发育。
比如,生长素与赤霉素的作用是相互促进的。
10. 生长素的研究进展:生长素的研究一直是植物生物学领域的热点。
生长素知识点总结生长素的发现历史生长素的发现可以追溯至19世纪末,人们对植物生长和发育过程的研究日渐深入,开始发现了一些影响植物生长的物质。
1881年,德国植物生理学家施瓦宁发现了一种能够促进植物的生长的物质,这就是后来被称为生长素的植物激素。
随后,科学家们陆续发现了一批能够影响植物生长和发育的物质,其中最重要的就是生长素。
生长素的分类根据不同的分类标准,生长素可以分为不同的类型。
按来源来分,生长素可以分为内源生长素和外源生长素。
内源生长素是植物自身产生的生长素,包括IAA(吲哚乙酸)、GA(赤霉酮)、ABA(脱落酸)、CK(细胞分裂素)、BR(沙姆醇)等;外源生长素是外界施加到植物体内的生长素,包括NAA(α-萘乙酸)、2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)等。
按化学结构来分,生长素可以分为不同的类型。
主要有吲哚乙酸、赤霉酮、脱落酸、细胞分裂素等。
生长素的生理作用生长素在植物的生长和发育中起着重要的作用,具有以下主要生理作用:1. 促进细胞分裂和扩展。
生长素能够促进植物细胞的分裂和扩展,从而促进植物的生长。
2. 促进侧芽的生长。
生长素可以抑制主芽的生长,促进侧芽的生长,从而影响植物的分枝。
3. 促进子实体的发育。
生长素可以促进植物的子实体发育,增加产量。
4. 促进果实的膨大。
生长素可以促进果实的膨大,增加果实的产量和质量。
5. 调节植物的生长和发育过程。
生长素还可以调节植物的生长和发育过程,使植物在不同的生长阶段呈现出不同的生长状态。
生长素的应用生长素在农业生产中具有广泛的应用价值,主要包括以下几个方面:1. 促进作物生长。
生长素可以促进作物的生长,增加产量。
常用的生长素有NAA、GA等。
2. 调节果实膨大。
生长素可以促进果实的膨大,增加果实的产量和品质。
常用的生长素有IAA、GA等。
3. 促进坑果的发育。
生长素可以促进坑果的发育,提高坑果的品质。
常用的生长素有ABA 等。
4. 调节开花。
生长素可以调节作物的开花,促进花期结果,提高产量。
植物体内生长素的含量很低,一般每克鲜重为10~100ng。
各种器官中都有生长素的分布,但较集中在生长旺盛的部位,如正在生长的茎尖和根尖(图7-4),正在展开的叶片、胚、幼嫩的果实和种子,禾谷类的居间分生组织等,衰老的组织或器官中生长素的含量则更少。
、生长素的发现和种类生长素(auxin)是最早被发现的植物激素,它的发现史可追溯到1872年波兰园艺学家西斯勒克(Ciesielski)对根尖的伸长与向地弯曲的研究。
他发现,置于水平方向的根因重力影响而弯曲生长,根对重力的感应部分在根尖,而弯曲主要发生在伸长区。
他认为可能有一种从根尖向基部传导的剌激性物质使根的伸长区在上下两侧发生不均匀的生长。
同时代的英国科学家达尔文(Darwin)父子利用金丝雀艹鬲鸟草胚芽鞘进行向光性实验,发现在单方向光照射下,胚芽鞘向光弯曲;如果切去胚芽鞘的尖端或在尖端套以锡箔小帽,单侧光照便不会使胚芽鞘向光弯曲;如果单侧光线只照射胚芽鞘尖端而不照射胚芽鞘下部,胚芽鞘还是会向光弯曲(图7-2A)。
他们在1880年出版的《植物运动的本领》一书中指出:胚芽鞘产生向光弯曲是由于幼苗在单侧光照下产生某种影响,并将这种影响从上部传到下部,造成背光面和向光面生长速度不同。
博伊森詹森(Boyse-Jensen,1913)在向光或背光的胚芽鞘一面插入不透物质的云母片,他们发现只有当云母片放入背光面时,向光性才受到阻碍。
如在切下的胚芽鞘尖和胚芽鞘切口间放上一明胶薄片,其向光性仍能发生(图7-2B)。
帕尔(Paál,1919)发现,将燕麦胚芽鞘尖切下,把它放在切口的一边,即使不照光,胚芽鞘也会向一边弯曲(图7-2C)。
荷兰的温特,1926)把燕麦胚芽鞘尖端切下,放在琼胶薄片上,约1 h后,移去芽鞘尖端,将琼胶切成小块,然后把这些琼胶小块放在去顶胚芽鞘一侧,置于暗中,胚芽鞘就会向放琼胶的对侧弯曲(图7-2D)。
如果放纯琼胶块,则不弯曲,这证明促进生长的影响可从鞘尖传到琼胶,再传到去顶胚芽鞘,这种影响与某种促进生长的化学物质有关,温特将这种物质称为生长素。
根据这个原理,他创立了植物激素的一种生物测定法——燕麦试法(avena test),即用低浓度的生长素处理燕麦芽鞘的一侧,引起这一侧的生长速度加快,而向另一侧弯曲,其弯曲度与所用的生长素浓度在一定范围内成正比,以此定量测定生长素含量,推动了植物激素的研究。
一、植物激素的种类1、生长素(IAA)生长素是本世纪20年代就发现的激素,最典型的代表是吲哚乙酸。
生长素的合成与氨基酸的合成有直接联系。
因此,IAA的合成与氮素代谢有密切关系。
植物体内氮代谢适宜时,IAA的合成就不存在问题。
我们知道,IAA是以色氨酸为前体的,而色氨酸的合成也需要锌。
如果缺锌,色氨酸的合成受到抑制,IAA的合成也就受到影响;缺锌,茎和幼叶都生长很差,果树出现小叶病,与IAA合成受阻有关。
高温促进IAA的分解,光照(紫外线)也促进生长素的分解,这对作物向光性产生作用。
植物向光面IAA分解快,背光面IAA含量相对地高。
生长快,从而产生相光生长。
人们可以用IAA而引起的向光性以测定IAA的量。
IAA首先在分生组织生成,诱导了ATP酶的合成,这是IAA的一个重要生理功能。
ATP酶的作用把H+泵出细胞外,导致质外体酸化,细胞壁的结构松弛,延展性增强;同时细胞内产生负电荷和膜内外的电位差。
于是钾和蔗糖进入细胞,细胞水势降低,水进入细胞,产生膨压,导致细胞扩张和细胞分裂。
由此可知,生长过程开始于IAA的形成。
IAA除在生长顶端产生作用外,还可以通过韧皮部向下输送。
IAA沿韧皮部运输,对周围的细胞组织也有影响。
IAA能抑制乙烯的合成。
乙烯是一种生长抑制剂,当把植物顶端去掉之后,就有大量乙烯产生,从而导致侧枝和侧芽的形成,我们把这种现象称为电端优势。
生长顶端不断产生IAA,其它侧芽就不能发展。
绝大多数的激素度有自己的颉颃物。
生长素的颉颃物是香豆素,另一种颉颃物是2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)。
2,4-D的分子式与IAA相似,2,4-D是第二次大战后生产的第一种除草剂。
2、赤霉素(GA)赤霉素是日本人发现的,他们发现在稻田中,有些苗长的细长,这些植物根系存在一种真菌——稻恶苗病菌。
这种病菌产生一种化学素质,日本人把它叫赤霉素。
赤霉素的种类很多,最重要的是赤霉酸(GA)。
赤霉素在根尖和幼叶中合成,也能在种子胚里合成。
根系所合成的大量赤霉素通过韧皮部汁液运输至地上部。
赤霉素的作用主要是促进地上部生长,赤霉素对根系生长发育并没有好处,所以矮秆良种,根系发达,体内赤霉素含量较低。
赤霉素也有它的颉颃物。
人工合成的矮壮素(CCC)是它的颉颃物。
矮壮素能抑制赤霉素的合成。
在西欧如德国把矮壮素用在小麦上,当小麦长到一定高度时,叶面喷洒矮壮素,降低麦苗高度,减少倒伏危险,这样可以提高氮肥的用量,使小麦产量达到每公顷10吨。
此外,马铃薯生长到一定阶段,薯块开始形成时,叶面喷洒CCC,抑制地上部的生长,能促进块茎的生长,提高产量。
促进麦芽糖化,赤霉素诱发 a- 淀粉酶的形成用于啤酒生产;( 2 )促进营养生长;赤霉素对根的伸长无促进作用,但显著促进茎叶生长;( 3 )防止脱落,可阻止花柄和果辆离层的形成,防止花果脱落,提高座果率;( 4 )打破休眠。
3、细胞分裂素(Cytokinin)细胞分裂素是在50年代发现的,激动素是人工合成的细胞分裂素。
玉米素是从玉米植株体内分离出来的抑制细胞分裂素。
细胞分裂素是含氮杂环化合物,它的合成与氮素营养有密切关系。
如果氮素供应不足,将影响细胞分裂素的合成。
细胞分裂素主要在根尖合成,它的分子结构与腺嘌呤相似,它与核酸的形成有一定关系。
因为腺嘌呤是构成核酸的基本物质,核酸主要在分生组织形成,细胞分裂素也在分生组织形成,如根尖和幼叶。
另外,硼对核酸形成有重要的作用,同样,硼对细胞分裂素的形成也有很大的作用。
细胞分裂素的一个重要作用是,防止叶片中蛋白质的水解,保持叶子的绿色。
在植物衰老过程中,叶绿体的蛋白质逐渐分解,叶子变黄。
禾谷类作物生长后期追施氮肥,促进细胞分裂素的形成,保持旗叶绿色,增强光合作用,对增加粒重有很大作用。
一般来讲,细胞分裂素可促进植物的营养生长,即有利于根、茎、叶的发育,促进早发,防止早衰。
促进:细胞分裂,地上部分化,侧芽生长,叶片扩大,气孔张开,偏上性,伤口愈合,种子发芽,形成层活动,根瘤形成,果实生长,某些植物座果。
( 2 )抑制:不定根形成,侧根形成,叶片衰老(延缓)。
4、脱落酸(ABA)秋季树木落叶是受脱落酸的影响。
ABA又叫休眠素,在休眠的器官里含量高,如种子和块茎等。
马铃薯块茎中含有大量的ABA时,即处于休眠状态,代谢作用很弱,就不会发芽。
种子和块茎萌发时,一方面ABA逐渐分解,一方面赤霉素和细胞分裂素逐渐形成。
当赤霉素和细胞分裂素的合成达到一定的水平时,种植就开始发芽,人们发现许多栽培小麦品种中,脱落酸含量很低,这些种子很容易发芽,甚至在麦穗十九发芽,产量降低。
这种情况在多雨的年份常容易发生。
ABA的合成与叶绿体里的胡罗卜素有密切关系,在叶绿体的基点上存在有胡罗卜素,有胡罗卜素形成ABA。
ABA通过韧皮部汁液输送到植株的其它组织,使其获得信息,停止生长。
ABA的合成与植物体内钾素水平有很大关系,如钾素缺乏,则容易形成ABA,增加膜透性,导致作物早衰。
植物的每一个生命活动都或多或少受到ABA的制约。
水分胁迫,也能促进ABA的合成,常常导致作物的早衰,高温也促进ABA的合成。
所以在小麦成熟时遇到西南风,会出现西南风逼热现象,降低产量,这也是小麦在高温条件下不能高产,而在气温较低的地区容易高产的原因。
在气温较低的情况下,ABA的合成进行得非常缓慢,灌浆期延长,产量提高。
促进:叶、花、果脱落,气孔关闭,侧芽、块茎休眠,叶片衰老,光合产物运向发育着的种子,果实产生乙烯,果实成熟。
2. 抑制:种子发芽, IAA 运输,植株生长。
5、乙烯乙烯是不饱和碳氢化合物(CH2=CH2),使气体,具有很强的生理活性,把青而涩的果实,密封在米缸里,由正在成熟的果实释放出来的乙烯能促进自身的成熟。
在植物组织内,乙烯的生成常常与外来的刺激有关,例如机械损伤或病原菌侵入都可使植物组织的乙烯含量增加。
有些植物在幼芽出土前,叶子弯曲成钩状,照光以后,钩状部分伸直,叶子正常展开。
根据测定,未出土的黄化幼苗钩状部分含有较高浓度的乙烯。
这可能是幼苗出土受到土块的压力。
为了克服压力继续生长,钩状部分产生较多乙烯,以保护幼苗不受土块损伤。
因此,这里乙烯的生成有适应环境的意义。
乙烯与生长素间的相互作用,是以细调节植物生长发育的一个重要方面,乙烯一直生长素的合成和运输。
乙烯的生理功能的主要表现1. 促进细胞扩大:黄化豌豆幼苗对乙烯的生长反应是“三重反应”。
即矮化、加粗、偏上生长。
2. 促进果实成熟:乙烯促进果实成熟的原因可能是:增强质膜的透性,加速呼吸,引起果肉有机物的强烈转化。
3. 促进器官脱落:在叶片脱落过程中,乙烯能促进离层中纤维素酶的合成,并促使该酶由原生质体释放到细胞壁中,引起细胞壁分解,同时也刺激寓居区近侧细胞膨胀,叶柄便分离开。
(三)乙烯利在农业生产上的应用1. 果实催熟和改善品质;2. 促进次生物质排出,乙烯也能增加漆树、松树和印度紫檀等重要木本经济植物的次生物质的产量;3. 促进开花:用乙烯利对菠萝灌心催花,开花提早,花期一致;4. 化学杀雄。
)感性运动:由光暗较变,触摸或内部时间机制而发的运动,与外界刺激方向无关。
据外界刺激因子的不同分为感液性和感震性。
1 、感夜性:如植物的叶了或花,白天开放或展开,夜间闭合的现象。
如合欢,蒲公英等。
有的相反,白天闭合夜间开放。
如茉莉,烟草。
2 、感震性:植物的由振动引起的运动特征。
如含羞草,叶片受触摸后很快闭合。
接到刺激后,很快传到叶柄茎部,使叶片闭合。
②“假如是你,接下来想继续探索什么问题”。
教师引导学生提出问题、设计方案,展开探索,通过对照科学家四个具阶梯性的实验,让学生了解科学家的思维方法,并体会:科学研究并不是神秘莫测,高不可攀的,我们也能像科学家一样去探究自然界中那些我们想知道的问题。