植物生長物質復習思考題與答案.docx

第七章 植物生長物質復習思考題與答案(一) 名詞解釋?植物生長物質(plant growth substance) 能夠調節(jié)植物生長發(fā)育的微量化學物質，包括植物激素和植物生長調節(jié)劑。植物激素(plant hormone，phytohormone) 在植物體內合成的、能從合成部位運往作用部位、對植物生長發(fā)育產生顯著調節(jié)作用的微量小分子有機物。目前國際上公認的植物激素有五大類：生長素類、赤霉素類、細胞分裂素類、脫落酸、乙烯。另外有人建議將油菜素甾體類、茉莉酸類也列為植物激素。植物生長調節(jié)劑(plant growth regulator) 一些具有類似于植物激素活性的人工合成的物質。如：2，4-D、萘乙酸、乙烯利等。極性運輸(polar transport) 物質只能從植物形態(tài)學的一端向另一端運輸而不能倒過來運輸?shù)默F(xiàn)象，如植物體內生長素的向基性運輸。乙烯的三重反應(triple response) 乙烯對植物生長具有的抑制莖的伸長生長、促進莖或根的增粗和使莖橫向生長（即使莖失去負向地性生長）的三方面效應。偏上生長（epinasty growth） 指器官的上部生長速度快于下部的現(xiàn)象。乙烯對莖和葉柄都有偏上生長的作用，從而造成莖的橫向生長和葉片下垂。生長延緩劑(growth retardant) 抑制植物亞頂端分生組織生長的生長調節(jié)劑，它能抑制節(jié)間伸長而不抑制頂芽生長，其效應可被活性GA所解除。生產中廣泛使用的生長延緩劑有矮壯素、烯效唑、縮節(jié)安等。生長抑制劑(growth inhibitor) 抑制頂端分生組織生長的生長調節(jié)劑，它能干擾頂端細胞分裂，引起莖伸長的停頓和破壞頂端優(yōu)勢，其作用不能被赤霉素所恢復，常見的有脫落酸、青鮮素、水楊酸、整形素等。激素受體(hormone receptor) 能與激素特異結合并引起特殊生理效應的物質，一般是屬于蛋白質。?（二）寫出下列符號的中文名稱，并簡述其主要功能或作用IAA 吲哚乙酸(indole-3-acetic acid)，最早發(fā)現(xiàn)的一種生長素類植物激素，能顯著影響植物的生長，在低濃度下促進生長（主要促進細胞伸長）；中等濃度抑制生長；高濃度可導致植物死亡。 NAA 萘乙酸(naphtalene acetic acid)，一種人工合成的生長素類物質。用于促進植物的插枝生根、防止器官脫落、促進雌花發(fā)育、誘導單性結實等。GA 赤霉素(gibberellin)，具有赤霉烷骨架、顯著促進莖葉伸長生長的一類植物激素，有多種生理作用，如促進莖的伸長；代替長日照和低溫的誘導，促進抽薹開花；打破延存器官（種子、地下莖）的休眠，促進雄花分化和誘導單性結實等。GA3 赤霉酸(gibberellic acid)，是天然赤霉素中的一種，現(xiàn)可通過微生物發(fā)酵產生，活性較強。能促進種子萌發(fā)和營養(yǎng)器官的伸長生長等。CTK 細胞分裂素(cytokinin)，一類植物激素，為腺嘌呤的衍生物，具有促進植物細胞的分裂、擴大、誘導芽的分化、延遲衰老、打破某些種子休眠等生理作用。 6-BA 6-芐基腺嘌呤(6-benzyl adenine)，一種人工合成的細胞分裂素物質。有促進細胞分裂、葉片保綠、防止落果和促進同化物運輸?shù)榷喾N作用。ABA 脫落酸(abscisic acid)，一種植物激素，有誘導芽和種子的休眠、促進器官脫落、抑制生長和引起氣孔關閉等生理作用。 ETH 乙烯(ethylene)，一種氣體植物激素，有促進果實成熟、促進植物器官的衰老、脫落等生理作用。 JA 茉莉酸(jasmonic acid)，化學名稱為3-氧-2-(2-戊烯基)-環(huán)戊烷乙酸。有抑制植物生長、萌發(fā)、促進衰老、提高抗性等生理作用。JA-Me 茉莉酸甲酯(methyl jasmonate)，化學名稱為3-氧-2-(2-戊烯基)-環(huán)戊烷乙酸甲酯有揮發(fā)性。具有抑制植物生長、促進衰老等作用。PA 多胺(polyamines)，一類脂肪族的含氮堿，包括二胺、三胺、四胺及其它胺類。它的主要作用有促進生長、延緩植物衰老、提高抗性等。SA 水楊酸(salicylic acid)，即鄰羥基苯甲酸。有生熱、誘導開花和作為抗病的化學信號等功能。 BR 油菜素甾體類化合物(brassinosteroids)，被認為是第六類植物激素，最早在油菜花粉中發(fā)現(xiàn)，并被提取。有促進細胞伸長和分裂，促進光合作用，提高抗逆性等生理功能。PP333 氯丁唑(paclobutrazd)，化學名稱為1-(對-氯苯基)-2-(1，2，4-三唑-1-基)-4，4-二甲基-戊烷-3醇，國內也叫多效唑，一種生長延緩劑，它可使植物根系發(fā)達，植物矮化，莖桿粗壯，增穗增粒，增強抗逆性。CCC 2-氯乙基三甲基氯化銨(chlorocholine chloride)，即矮壯素，一種常用的生長延緩劑，有使節(jié)間縮短、植株矮壯、葉色加深、防止徒長和倒伏、增強抗性等作用。 ACC 1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid)。乙烯生物合成的前體物質。IBA 吲哚丁酸(indole butyric acid)，是一種天然的生長素，也可人工合成。對促進植物發(fā)根有很好的效應。TIBA 2，3，5-三碘苯甲酸(2，3，5-triiodobenzoic acid)，一種生長抑制劑，能抑制生長素的極性運輸，使植物矮化，消除頂端優(yōu)勢，增加分枝等作用。它常用于大豆生產。2，4-D 2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-dichlorophenoxyacetic acid)，一種生長素類植物生長調節(jié)劑。有類似生長素的作用。如促進插枝生根、誘導番茄形成無籽果、促進菠蘿開花、防止器官脫落等功能，也可作為選擇性除草劑殺除雙子葉雜草。 B9 二甲基氨基琥珀酰胺酸(dimethyl aminosuccinamic acid)，也叫阿拉，一種生長延緩劑。抑制赤霉素的生物合成，有抑制果樹新梢生長、代替人工整枝、有利花芽分化、提高坐果等作用，還可用來防止花生植株的徒長。 KT 激動素(kinetin)，6-呋喃氨基嘌呤，第一種被提純鑒定的具有明顯促進植物細胞分裂的物質，但在植物體內并不存在。Pix 1，1-二甲基哌啶翁氯化物(1，1-dimethyl pipericlinium chloride)，國內也叫縮節(jié)安，一種生長延緩劑。能延緩植物營養(yǎng)生長，使植株節(jié)間縮短，葉片變小，并能減少棉花蕾鈴脫落，防止小麥倒伏。MH 順丁烯二酸酰肼，也叫馬來酰肼(maleic hydrazide)或青鮮素，一種生長抑制劑。抑制莖的伸長，抑制鱗莖和塊莖在貯藏期間發(fā)芽。?(三) 問答題?1.五大類植物激素的主要生理作用是什么？答：五大類植物激素為生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯。(1)生長素的生理作用 促進生長，如10-10molL-1生長素能促進根的伸長，但濃度高時抑制生長；促進插條不定根的形成，如發(fā)根素的主要成分就是荼乙酸；對養(yǎng)分有調運作用，可誘導無籽果實；其它生理作用如:引起頂端優(yōu)勢、促進菠蘿開花、誘導雌花分化等。(2)赤霉素的生理作用 促進莖的伸長生長，如10 mgL-1GA3就顯著促進水稻莖的伸長； 誘導開花；打破休眠，用2mgL-1的GA處理休眠狀態(tài)的馬鈴薯能使其很快發(fā)芽；促進雄花分化，GA處理使雌雄異花同株的植物多開雄花；誘導單性結實等。(3)細胞分裂素的生理作用 促進細胞分裂，主要是對細胞質的分裂起作用；促進芽的分化；促進細胞擴大；促進側芽發(fā)育，消除頂端優(yōu)勢；延緩器官衰老，可用來處理水果和鮮花等以保鮮保綠，防止落果；打破種子休眠，可代替光照打破需光種子的休眠。(4)脫落酸的生理作用 促進休眠；促進氣孔關閉；抑制生長，該抑制效應是可逆的；促進脫落；增加抗逆性，ABA有應激激素之稱。(5)乙烯的生理作用 改變生長習性，引起植株表現(xiàn)出特有的三重反應和偏上生長；促進成熟，有催熟激素之稱；促進脫落，它是控制葉片脫落的主要激素；促進開花和雌花分化；誘導插枝不定根的形成，打破種子和芽的休眠，誘導次生物質的分泌。2.簡要說明生長素的作用機理。答：關于生長素的作用機理有兩種假說：酸生長理論和基因活化學說。(1) 酸生長理論（acid growth theory）的要點是：原生質膜上存在著非活化的質子泵(H+-ATP酶)，生長素作為泵的變構效應劑，與泵蛋白結合后使其活化；活化了的質子泵消耗能量（ATP），將細胞內的H+泵到細胞壁中，導致細胞壁基質溶液的pH下降；在酸性條件下，H+一方面使細胞壁中對酸不穩(wěn)定的鍵(如氫鍵)斷裂，另一方面(也是主要的方面)使細胞壁中的某些多糖水解酶（如纖維素酶）活化或增加，從而使連接木葡聚糖與纖維素微纖絲之間的鍵斷裂，細胞壁松弛；細胞壁松弛后，細胞的壓力勢下降，導致細胞的水勢下降，細胞吸水，體積增大而發(fā)生不可逆增長。(2) 基因活化學說認為：生長素與質膜上或細胞質中的受體結合；生長素-受體復合物誘發(fā)肌醇三磷酸（IP3）產生，IP3打開細胞器的鈣通道，釋放液泡中的Ca2+，增加細胞溶質Ca2+水平； Ca2+ 進入液泡，置換出H+，刺激質膜ATP酶活性，使蛋白質磷酸化；活化的蛋白質因子與生長素結合，形成蛋白質-生長素復合物，移到細胞核，合成特殊mRNA，最后在核糖體形成蛋白質(酶)，合成組成細胞質和細胞壁的物質，引起細胞的生長。3.五大類植物激素合成的前體各是什么物質？?答：生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸、乙烯合成的前體物質分別是色氨酸、甲瓦龍酸、異戊烯基焦磷酸和AMP、甲瓦龍酸、甲硫氨酸。赤霉素和脫落酸的前體都來自甲瓦龍酸，所不同的是甲瓦龍酸在長日條件下形成赤霉素，而在短日條件下形成脫落酸。4.試述ETH的生物合成途徑及其調控因素。答：ETH的生物合成途徑為：蛋氨酸S-腺苷蛋氨酸（SAM）1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（ACC）乙烯（ETH）。調控乙烯生物合成的因素有發(fā)育因素和環(huán)境因素。(1)發(fā)育因素 在植物正常生長發(fā)育的某些時期，如種子萌發(fā)、果實后熟、葉的脫落和花的衰老等階段都會誘導乙烯的產生。IAA可通過誘導ACC合成酶合成，以誘導乙烯產生。(2)環(huán)境因素 O2 缺氧將阻礙乙烯的形成。AVG（氨基乙氧基乙烯基甘氨酸）、AOA（氨基氧乙酸） AVG和AOA能抑制ACC的生成，從而也抑制乙烯的形成。 無機元素 在無機離子中，Co2+、Ni2+、Ag+都能乙烯的生成。逆境 各種逆境如低溫、干旱、水澇、切割、碰撞、射線、蟲害、真菌分泌物、除草劑、O3、SO2和CO2等化學物質都可誘導逆境乙烯的大量產生。5.為什么有的生長素類物質可用作除草劑？人工合成的生長素類在農業(yè)上有何應用？?答：生長素對植物生長具有雙重作用：即在較低濃度下可促進生長，高濃度時則抑制生長，甚至殺死植物，所以有的生長素類物質如2，4-D可用作除草劑。人工合成的生長素在農業(yè)生產上的應用有：(1)促進插枝生根 生長素類可使一些不易生根的植物插枝生根，常用的人工合成的生長素是IBA、NAA、2，4-D等。(2)防止器官脫落 在生產上使用10mgL-1NAA或者1mgL-12，4-D可使棉花保蕾保鈴。(3)促進單性結實 用10 mgL-1 2，4-D溶液噴灑番茄花簇，即可座果，促進結實，且可形成無籽果實。(4)促進菠蘿開花 研究證明，凡是達到14個月營養(yǎng)生長期的菠蘿植株，在1年內任何月份，用510 mgL-1 的NAA或2，4-D處理2個月后就能開花。(5)促進黃瓜雌花分化 用10 mgL-1NAA或500 mgL-1 IAA噴施黃瓜幼苗，能提高黃瓜雌花的數(shù)量，增加產量。(6)其他 用較高濃度的生長素可抑制馬鈴薯的發(fā)芽，也可疏花疏果，還可殺除雜草。6.IAA、GA、CTK生理效應有什么異同？ABA、ETH又有哪些異同？?答：(1)IAA、GA和CTK 共同點：都能促進細胞分裂；在一定程度上都能延緩器官衰老；調節(jié)基因表達，IAA、GA還能引起單性結實。不同點：IAA能促進細胞核分裂、對促進細胞分化和伸長具有雙重作用，即在低濃度下促進生長，在高濃度下抑制生長，尤其是對離體器官效應更明顯，還能維持頂端優(yōu)勢，促進雌花分化，促進不定根的形成；而GA促進分裂的作用主要是縮短了細胞周期中的G1期和S期，對整體植株促進細胞伸長生長效應明顯，無雙重效應，另外GA可促進雄花分化，抑制不定根的形成；細胞分裂素則主要促進細胞質的分裂和細胞擴大，促進芽的分化、打破頂端優(yōu)勢、促進側芽生長，另外還能延緩衰老；GA、CTK都能打破一些種子休眠，而IAA能延長種子、塊莖的休眠。(2)ABA和ETH共同點：都能促進器官的衰老、脫落，增強抗逆性，調節(jié)基因表達，一般情況下都抑制營養(yǎng)器官生長。不同點：ABA能促進休眠、引起氣孔關閉，乙烯則能打破一些種子和芽的休眠，促進果實成熟，促進雌花分化，具有三重反應效應，引起不對稱生長，誘導不定根的形成。7.除五大類激素外，植物體內還含有哪些能顯著調節(jié)植物生長發(fā)育的有活性的物質？它們有哪些主要生理效應？?答：除五大類激素外，植物體內還含有以下能顯著調節(jié)植物生長發(fā)育的有活性的物質：(1) 油菜素甾體類化合物（brassinosteroids，BRs） 如油菜素內酯（brassinolide，BR1，BL），主要生理效應有：促進細胞伸長和分裂；促進光合作用；提高抗逆性；促進萌發(fā)、參與光形態(tài)建成的作用。(2)茉莉酸類（jasmonates，JAs） 如茉莉酸（jasmonic acid，JA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，JA-Me），主要生理效應有：抑制生長和萌發(fā)；促進生根；促進衰老；抑制花芽分化；提高抗性；促進塊莖形成，誘導氣孔關閉。 (3)水楊酸（salicylic acid，SA） 主要生理效應有：誘導某些植物產熱；誘導開花；增強抗性；抑制頂端優(yōu)勢；促進種子萌發(fā)。(4)多胺類（polyamines，PA） 如腐胺（putrescine，Put），尸胺（cadaverine，Cad），亞精胺（spermidine，Spd），精胺（spermine，Spm），主要生理效應有：促進生長；延緩衰老；提高抗性；參與光形態(tài)建成；調節(jié)植物的開花過程；促進根系對無機離子吸收。8.農業(yè)上常用的生長調節(jié)劑有哪些？在作物生產上有哪些應用？答：根據(jù)對植物生長的效應，農業(yè)上常用的生長調節(jié)劑可分為三類： (1)植物生長促進劑 如生長素類、赤霉素類、細胞分裂素類、油菜素內酯等生長調節(jié)劑。如IBA、NAA可用于插枝生根；NAA、GA、6-BA、2，4-D可防止器官脫落；2，4-D、NAA、GA、乙烯利可促進菠蘿開花；乙烯利、IAA可促進雌花發(fā)育；GA可促進雄花發(fā)育、促進營養(yǎng)生長；乙烯利可催熟果實，促進茶樹花蕾掉落，促進橡膠樹分泌乳膠等。(2)植物生長抑制劑 如用三碘苯甲酸可增加大豆分枝；用整形素能使植株矮化而常用來塑造木本盆景。(3)植物生長延緩劑 如PP333、矮壯素、烯效唑、縮節(jié)安等可用來調控株型。9.植物體內有哪些因素決定了特定組織中生長素的含量？?答：植物體內有下列因素決定特定組織中生長素的含量：(1)與生長素生物合成有關的酶活性 酶活性高時，組織中生長素含量高。(2)吲哚乙酸氧化酶、過氧化物酶活性、酚類物質、色素種類及水平 氧化酶活性高，組織中生長素含量降低；酚類物質可能抑制IAA與氨基酸的結合，影響IAA的側鏈的氧化過程，并可抑制IAA的極性運輸，使IAA在體內的分布受影響；在有天然色素（可能是核黃素或紫黃質）或合成色素存在的情況下，IAA的光氧化作用將大大加速，降低IAA的含量。(3)礦質元素 如鋅影響生長素前體色氨酸的合成，進而影響生長素含量。 (4)形成束縛型生長素的量 束縛型生長素可作為IAA的貯藏和運輸?shù)男问?，調節(jié)游離生長素的含量。(5)生長素的運輸 生長素的運輸（輸出或輸入）等決定了特定組織中的生長素的含量。10.各種赤霉素的結構、活性共同點及相互區(qū)別是什么？?答：(1)共同點：各種赤霉素都具有赤霉烷結構；所有有活性的赤霉素的第七位碳為羧基；C17上要有雙鍵。(2)不同點：據(jù)赤霉素中碳原子數(shù)的不同可分為20C赤霉素和19C赤霉素；19C赤霉素活性較高；A環(huán)有內酯的赤霉素活性較高；C3上有羥基時活性較強；第2位有羥基時喪失活性。11.在調控植物的生長發(fā)育方面，五大類植物激素之間在哪些方面表現(xiàn)出增效作用或頡頏作用？答：(1)增效作用方面 生長素和赤霉素在促進植物節(jié)間的伸長生長方面、生長素和細胞分裂素在促進細胞分裂、脫落酸和乙烯在促進器官脫落時表現(xiàn)出增效作用。如IAA促進核的分裂，CTK促進質的分裂，兩者共同作用，加快了細胞分裂。(2)頡頏作用方面 GA和ABA在影響-淀粉酶合成上、GA和ABA在影響伸長生長方面、生長素和脫落酸在影響器官脫落上、脫落酸和細胞分裂素在作用衰老進程上、IAA和CTK在影響頂端優(yōu)勢等方面均表現(xiàn)出頡頏作用。如GA促進禾谷類種子-淀粉酶合成，而ABA抑制-淀粉酶合成；IAA維持頂端優(yōu)勢，而CTK減弱頂端優(yōu)勢。12.如何用生物測試法來鑒別生長素、赤霉素與細胞分裂素？鑒別脫落酸和乙烯？答：(1)生長素、赤霉素與細胞分裂素的鑒別：分別用100mgL-1生長素、赤霉素與細胞分裂素處理（葉面涂抹）蘿卜子葉，若能促進蘿卜子葉膨大的，則為細胞分裂素，用剩下的兩種激素溶液噴施1葉期水稻（如珍珠矮品種）幼苗地上部分，三天后觀察，若能明顯促進水稻幼苗生長的，則為赤霉素，而另一種激素則為生長素。也可先用燕麥試法檢驗出生長素，然后用蘿卜子葉法判斷細胞分裂素。(2)脫落酸和乙烯的鑒別：分別用一定濃度的兩種激素處理暗中發(fā)芽3天的黃化豌豆幼苗，2天后觀察，能使豌豆幼苗產生三重反應的為乙烯，另一種則為脫落酸。分別用一定濃度的兩種激素涂抹于去除葉片的棉花外植體葉柄切口上，幾天后能使葉柄脫落的激素為ABA，而另一種則為乙烯。13.用10g株-1GA俅在不同時間處理豌豆幼苗，得到圖7-31所示結果，從這項研究中引出的結論是什么？答：從這項研究中引出的結論有：(1)GA3對幼苗生長有顯著的促進作用，不論在幼苗期何時使用都能增加苗高。(2)在本試驗的時間范圍內，GA3處理豌豆幼苗時間越早（如第3天），其對苗高的影響越明顯，處理時間越晚（如第9天），則效果較差（與對照差不多），這表明豌豆幼苗對外源GA3的敏感性在一定時間范圍內隨發(fā)育的進程而降低。14.乙烯是如何促進果實成熟的？答：（1）促進呼吸，誘導呼吸躍變，加快果實成熟代謝。（2）乙烯增加了果實細胞膜的透性，加速了氣體交換，使得膜的分室作用減弱，酶能與底物接觸。（3）乙烯可誘導多種與果實成熟相關的基因表達，如纖維素酶、多聚半乳糖醛酸酶、幾丁質酶基因等，從而滿足了果實成熟過程中有機物質、色素的變化及果實變軟等過程的需要。? 15.不同種類的生長素對培養(yǎng)在含有BA的MS培養(yǎng)基中的花生子葉分化芽的影響如表7-5所示。表中數(shù)據(jù)說明了什么問題？?表7-5 不同種類的生長素對花生子葉分化芽的影響(分化率%)?生長素濃度 (gg-1) NAA 2，4-D IAA IBA BA(gg-1) BA(gg-1) BA(gg-1) BA(gg-1)2 5 2 5 2 5 20 62.0 64.0 62.0 64.0 62.0 64.0 62.0 0.5 60.0 59.0 65.7 56.4 60.0 66.7 60