植物生理学6植物生长物质 - 图文

学长们的提问及参考答案

1. 为什么磷肥过多时，叶片产生小焦斑，还会妨碍水稻等对Si的吸收，易导致缺Zn？

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（1）水溶性磷酸盐、硅酸盐可与

土壤中的Zn结合，减少Zn的有效性，也减少对Si的吸收。

（2）磷肥过多时,叶上又会出现小焦斑,系磷酸钙沉淀所致；

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我省水田缺锌主要集中在土壤pH值过高，通气不良，土壤中碳酸钙含量过高的盐碱地。施用磷肥过

多，早春土壤温度太低等可造成锌的利用效果降低，影响水稻根系吸收，导致缺锌症的发生。

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施用过多磷肥会破坏作物营养平衡,使植物呼吸作用过于旺盛,干物质的积累遭到消耗,使植株生长发育不

良,导致产量下降,降低土壤锌的有效性,诱发作物缺素症。若水稻用量过多,还会影响水稻对硅的吸收。

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磷过多会阻碍植物对硅的吸收,易

招致水稻感病。水溶性磷酸盐还可与土壤中的锌结合,减少锌的有效性,故磷过多易引起缺锌病。

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磷能促进酚类化合物的形成，而酚类化合物能抑制某些真菌孢子的萌发。如有的水稻品种可以从叶面

渗出含酚的化合物，抑制稻瘟病病菌分生孢子的萌发，因而这种水稻品种抵抗稻瘟病的能力也就较强。

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在水稻的表皮细胞中有一种硅化细胞，硅化细胞的数目越多，硅化程度越强，水稻的抗病能力也越强，

而磷能促进水稻对硅的吸收，从而增加了硅化细胞的数目和硅化程度。

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真菌孢子和细菌，需要有较高的温度才能萌发或繁殖，而水稻、小麦等作物增施磷、钾肥后，茎秆坚硬，不易倒伏，株型良好，田间湿度不会因叶片下披、植株倒伏而增高，这就使真菌和细菌失去了良好的侵入环境。

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磷肥施得过多，不仅浪费，而且

对作物的生长发育也有不利的影响。如水稻施磷过多，能抑制它对某些

微量元素（如锌）的吸收，导致根系不发达，分蘖少或不分蘖，发生“足磷发僵”现象。

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引言Introduction

植物的生长和发育是一个严格而有序的过程，植物细胞的分裂、器官的发生在时间表和空间上是严格有序的，这种有序性决定于遗传基因的表达和环境因素的影响。而基因的表达和环境因素的影响，与植物体内一些微量生理活性物质有关，其中最主要的是植物激素。

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植物激素是一些在植物体内合成的，并经常从产生部位转移到作用部位，在低浓度下对生长发育起调节作用的有机物质。从激素的概念上看，激素有四个特征:（1）内生的；（2）可移动的；

（3）微量的有机物质；

（4）不是营养物质，不是能量物质，也不是结构物质，不直接行使代谢功能。

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在植物体内，激素的有效浓度只有

mmol，而氨基酸、糖、有机酸在体内50mmol。

1的正常浓度为14

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?Went的实验说明，燕麦胚芽鞘项端可以产生一种刺激生长的物质，这种物质后来就称为生长激素（Auxin）。但

是由于生长素在植物体内的含量过少，当时，went没能将它分离出来。

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1934年，Kogl等人，从人尿中分离出一种物质，这种物质渗入琼脂块后，也能引起去项胚芽鞘的弯曲，经鉴定，这种物质为吲哚乙酸（IAA），后来也从植物中分离出这种物质，这就是生长素。

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6.1.2 生长素的种类及化学结构

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吲哚乙酸在结构的上的特点是具有一个吲哚环和一个羧基，羧基亲水，所以它是一个极性分子。

CH2—COOH

NH

3—吲哚乙酸

Indole—3—acetic acid

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?

吲哚乙酸在结构的上的特点是具有一个吲哚环和一个羧基，羧基亲水，所以它是一个极性分子。

CH2—COOH

NH

3—吲哚乙酸

Indole—3—acetic acid

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?后来，又在植物中发现一些具有生长素活性的带吲哚环和苯环的物质，如:吲哚乙醛吲哚丙酮酸吲哚乙腈吲哚乙醇吲哚丁酸

4-氯吲哚乙酸

苯氧乙酸等

现在认为这些物质是吲哚乙酸合成的

前体物质或降解物质，或是衍生物。

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CH2—CO—COOH

NH

吲哚乙醛

NH

吲哚乙腈

CH2—CHO

CH2—C NNH

吲哚丙酮酸

CH2—CH2OH

NH

吲哚乙醇

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CH2—CH2—CH2—COOH

吲哚丁酸

NH

Cl

CH2—CH2—COOH

NH

4—氯吲哚乙酸

OCHCOOH

2—苯氧乙酸

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?后来发现许多人工合成的物质，也具有生长素的活性，这些物质包括：

?这些人工合成的生长素类物质的共同特点，是带有吲哚环、苯环或萘环和羧基。奈乙酸、2，4—二氯苯氧乙酸，2，3，5—三氯苯氧乙酸，

?NAA，2，4—D，2,3,5—T还是有效的除草剂，对双子叶植物更有效。

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OCH2—COOH

Cl

Cl

ClCl

OCH2—COOHCl

2，4—二氯苯氧乙酸（2,4—D）

2,4, ,5—三氯苯氧乙酸

（2,4,5—T）

CH2—COOH

OCH2—COOH

OCH2—COOH

I

4—碘苯氧乙酸

对氯苯氧乙酸

Cl

萘乙酸（NAA）

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生长素的化学性质：?难溶于水；

?溶于有机溶剂，如乙醇、乙醚、丙酮等。

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6.1.3生长素分布、存在形式与运输

1-2. 生长素的分布和存在形式：有两种存在形式：

?游离型生长素：具有生理活性，是生长素发挥生理效应的存在形式，主要

存在于植物生长旺盛的部位。

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?以燕麦黄化幼苗中生长素的分布为例，生长素的分布规律是，芽鞘尖端> 芽鞘基部，根尖>根基部，芽鞘尖端>根尖。

0.3生长素含量

0.20.11324394959mm

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?结合型生长素：生理活性极低，或完全没有生理活性，是生长素的贮存形式，主要存在于生命活动弱的部位，如种子、休眠芽和一些贮存器官（块根、块茎）。

?生长素可与许多物质结合，形成结合型生长素。例如：

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）与天冬氨酸结合生成吲哚乙酰天冬氨酸

OCOOH

CH2—C—N—CH

H

CH2NCOOH

H

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1?2）与葡萄糖结合，形成吲哚乙酰葡萄糖

?3）与天冬氨酸结合生成吲哚乙酰天冬氨酸?4）与肌醇结合生成吲哚乙酰肌醇?5）与多聚糖形成吲哚乙酰多聚糖?6）与蛋白质结合形成吲哚乙酰蛋白

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游离型和结合型生长素可相互转化，在种子成熟过程中，生长素由游离型转变为结合型，在种子发芽萌发过程中，

生长素又由结合型转化为游离型。

游离生长素束缚型生长素

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3. 生长素的运输

?生长素在茎尖、幼叶合成后，必须运输到植物的其他部位发挥作用。在高等植物中，至少有两个基本的生长素运输系统：

?维管束薄壁组织细胞：消耗能量的单方向极性运输；

?韧皮部：被动的非极性运输。

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（1）极性运输：在燕麦胚芽鞘中，生长素从项端向基部运输，这种单方向的运输称为极性运输。

?取一段胚芽鞘，将琼脂块分别放在形态学的上下两端，过一段时间，只在下端的琼脂块中发现了IAA。上端的则没有。把胚芽鞘切段倒转过来，结果表明还是如此，还只在形态学下端的琼脂块上发现IAA。

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?就目前而知，极性运输存在于胚芽鞘、幼茎、幼根的薄壁细胞之间。

?极性运输不是扩散，是一个主动过程，降低温度，降低O2浓度，利用呼吸抑制剂抑制呼吸，都抑制生长素的极性运输，此外，极性运输的速度也10倍于扩散。可达1.0 cm/hr。

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?在极性运输中，IAA的运输途径是韧皮薄壁细胞，不通过筛管。

?在根中，生长素运输与胚芽鞘不同，IAA的运输方向是从茎基部到根尖运输。

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（2）韧皮部被动的非极性运输

?叶片中合成的生长素可能是通过韧皮部运输出去的。给叶片外加生长素，外加生长素通过韧皮部运输。

?给茎尖加生长素，向下进行极性运输，给根外加生长素，通过木质部向上运输。

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6.1.4 生长素的代谢

?生长素的生物合成

?在植物体内，生长代谢旺盛的部位，都可以合成生长素，如茎尖、根尖、花芽、

正在发育的叶片、花粉、柱头、正在发育的种子等，其中正在发育的叶片是生

长素合成的主要部位。

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生长素合成的前体物质是色氨酸。14用C标记色氨酸，供给植物，不久就可14发现C掺入吲哚乙酸分子。由色氨酸合成吲哚乙酸的途径有两条：

（1）色氨酸先氧化脱氢，形成吲哚丙酮酸，再脱水羧形成吲哚乙酸醛，吲哚乙醛氧化形成吲哚乙酸。

（2）色氨酸先脱羧形成色胺，色胺再氧化脱氨形成吲哚乙醛，再形成吲哚乙酸。

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生长素的生物合成

CH2—CH—COOH

色胺酸

NH2

N1/2 OH

2

CO2

NH3

氧化脱羧

氧化脱氨色胺吲哚丙酮酸

1/2 O2吲哚乙醛

氧化脱羧

氧化脱氨NH3

氧化CO1/2 O2

2

CHCOOH

2—吲哚乙酸

NH

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