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植物生长素

植物生长素是由具分裂和增大活性的细胞区产生的调控植物生长方向的激素。其化学本质是吲哚乙酸。主要作用是使植物细胞壁松弛,从而使细胞增长,在许多植物中还能增加RNA和蛋白质的合成。调节植物生长,尤其能刺激茎内细胞纵向生长并抑制根内细胞横向生长的一类激素。它可影响茎的向光性和背地性生长。

概括

植物生长素在细胞分裂和分化、果实发育、插条时根的形成和落叶过程中也发挥了作用。最重要的天然存在的植物生长素为β-吲哚乙酸。人工合成作用类似的植物生长调节剂还有芸苔素、细胞分裂素、赤霉素、萘乙酸钠、胺鲜酯(DA-6)等。

中联化工技术人员研究发现,生长素的作用表现为两重性:既能促进生长,也能抑制生长;既能催芽,也能抑制发芽;既能防止落花落果,又能疏花疏果。这与生长素的浓度对植物不同部位的敏感度有关。一般来说植物根的敏感度大于芽大于茎。双子叶植物的敏感度大于单子叶植物。所以用2-4D这样的生长素类似物可以做除草剂。它的特点是双面性,既能促进生长,也能抑制生长,甚至杀死植物。生长素的刺激作用具体表现在促进和抑制两方面上:一、促进作用:1、雌花形成 2、单性结实、子房壁生长 3、维管束的分化 4、叶片扩大、侧根的形成 5、种子、果实的生长、伤口愈合 6、顶端优势等二、抑制作用:

1、花的脱落 2、果实的脱落、幼叶的脱落、侧枝生长 3、块根的形成等生长素对植物生长的作用,与生长素的浓度、植物的种类以及植物的器官(根、茎、芽等)有关。一般来说,浓度可促进生长,浓度会抑制生长甚至致植物死亡。双子叶植物对生长素的敏感度比单子叶植物高;营养器官比生殖器官敏感;根比芽,芽比茎敏感等。 [1]

地球引力对生长素分布的影响

茎的背地生长和根的向地生长是由地球的引力引起的,原因是地球引力导致生长素分布的不均匀,在茎的近地侧分布多,背地侧分布少。由于茎的生长素最适浓度很高,茎的近地侧生长素多了一些对其有促进作用,所以近地侧生长快于背地侧,保持茎的向上生长;对根而言,由于根的生长素最适浓度很低,近地侧多了一些反而对根细胞的生长具有抑制作用,所以近地侧生长就比背地侧生长慢,保持根的向地性生长,若没有地球引力,根就可能不会往下长了。又由于植株形态学上的极性运输和地球引力,产生的顶端优势使尖端生长素浓度较低,促进顶芽生长;但因极性运输导致侧芽分布的生长素浓度较高抑制侧芽生长,若去除顶芽可解除抑制。

在失重状态对植物生长的影响

根的向地生长和茎的背地生长是要有地球引力诱导的,是由于在地球引力的诱导下导致生长素分布不均匀造成的。在太空失重状态下,由于失去了重力作用,所以茎的生长也就失去了背地性,根也失去了向地生长的特性。但茎生长的顶端优势仍然是存在的,生长素的极性运输不受重力影响。

对激素作用的机理有各种解释,可以归纳为二:

一、是认为激素作用于核酸代谢,可能是在DNA转录水平上。它使某些基因活化,形成一些新的mRNA、新的蛋白质(主要是酶),进而影响细胞内的新陈代谢,引起生长发育的变化。

二、则认为激素作用于细胞膜,即质膜首先受激素的影响,发生一系列膜结构与功能的变化,使许多依附在一定的细胞器或质膜上的酶或酶原发生相应的变化,或者失活或者活化。酶系统的变化使新陈代谢和整个细胞的生长发育也随之发生变化。此外,还有人认为激素对核和质膜都有影响;或认为激素的效应先从质膜再经过细胞质,最后传到核中。

虽然对激素作用机理有不同的解释,但是,无论哪一种解释都认为,激素必须首先与细胞内某种物质特异地结合,才能产生有效的调节作用。这种物质就是激素的受体。

1.激素受体:植物激素受体是指能与植物激素专一地结合的物质。这种物质能和相应的物质结合,识别激素信号,并将信号转化为一系列的生理生化反应,最终表现出不同的生物学效应。受体是激素初始作用发生的位点。所以,了解激素受体的性质及其在细胞内的存在位置,是研究激素作用机理的重要内容之一。激素受体是一种蛋白质,它们可能定位于细胞质膜,也可能定位于细胞核或细胞质。由于植物体内具有多种激素,因此,必然可能有多种激素受体,并存在于细胞的不同部位。

2.生长素最基本的作用是促进细胞的伸长生长,这种促进作用,在一些离体器官如胚芽鞘或黄化茎切段中尤为明显。生长素为什么能促进细胞的伸长生长,又以什么方式起作用的?

植物细胞的最外部是细胞壁,细胞若要伸长生长即增加其体积,细胞壁就必须相应扩大。细胞壁要扩大,就首先需要软化与松弛,使细胞壁可塑性加大,同时合成新的细胞壁物质,并增加原生质。实验证明,用生长素处理燕麦胚芽鞘,可增加细胞壁可塑性,而且在不同浓度的生长素影响下,其可塑性变化和生长的增加幅度很接近,这说明生长素所诱导的生长是通过细胞壁可塑性的增加而实现的。生长素促进细胞壁可塑性增加,并非单纯的物理变化,而是代谢活动的结果。因为,生长素对死细胞的可塑性变化无效;在缺氧或呼吸抑制剂存在的条件下,可以抑制生长素诱导细胞壁可塑性的变化。

探究者主要有达尔文,詹森,拜尔,温特。

达尔文的实验过程:1,胚芽鞘受到单侧光照射。现象为:弯向光源生长。2,切去胚芽鞘的顶端。现象为:胚芽鞘既不生长,也不弯曲。3,用锡箔小帽罩住胚芽鞘的顶端。现象为:胚芽鞘直立生长。4,用锡箔套住胚芽鞘尖端下面一段,单侧光照射胚芽鞘尖端。现象为:胚芽仍然弯向光源生长。总体达尔文的推论为:胚芽鞘尖端感受单侧光刺激后,就向下面的伸长区传递某种“影响”,造成伸长区背光面比向光面生长快。


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