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1、藻类中的植物激素藻类中的植物激素第1页，共31页，编辑于2022年，星期二主要类容：n引言n一、藻类中植物激素的种类及其作用n二、鉴定藻类中植物激素的方法n三、藻类中最新发现的其他的植物激素第2页，共31页，编辑于2022年，星期二引言引言 对于高等植物中激素的研究，目前已经取得了很多成就，藻类中“激素”的深入研究是从上世纪七十年代才开始的，起步和研究水平都远远落后于高等植物，制约了人们对海洋植物资源的开发和利用，因此对藻类中植物激素的研究尤为重要。第3页，共31页，编辑于2022年，星期二引言引言 迄今为止，已有的研究成果表明，藻类中植物激素的情况十分复杂，高等植物中已经确定的激素有些可能在
2、藻类中仍起激素作用，有些则不起作用;还有可能某一植物激素在某些藻类中起作用，而在另一些藻类中则不起作用，另外，藻类中还含有特殊的植物激素，是高等植物所不具有的，某些藻类可能会以自己特有的激素来调节其生长和发育。第4页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用（一）植物激素的分类植物激素有六大类：n生长素(Auxin)；n细胞分裂素(eytokinin)；n赤霉素(gibberellin)；n脱落酸(abseisie acid)；n乙烯(ethylene)；n油菜素内酷(brasinosteroloid)。第5页，共31页，编辑于2022年，星期二一
3、、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用（二）植物激素的作用 维持植物正常协调的生长发育状态、适应外界环境，使各细胞、组织和器官之间进行及时有效的信息交流。以下主要对生长素做主要介绍第6页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用1、生长素在藻类中的生物学效应内源生长素的作用：（1）影响细胞形成层的活性；（2）增强细胞膜的渗透性；（3）诱导乙烯的生成；（4）影响植物子房的发育。第7页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用外源生长素的作用：（1）促进藻体细胞个体的伸长；（2）促进藻体细胞的分
4、裂；（3）促进藻体假根的生长；（4）促进顶端叶片的生长；（5）通过反分化诱导愈伤组织形成。第8页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用l生长素的作用机制：(1)生长素的酸生成学说 赖特（Rayle）等人1970年提出：质膜上存在ATP酶-H+泵的蛋白质结合时使其活化，从而把细胞质的H+泵到膜外进入细胞壁，导致细胞壁基质的PH下降，引起对酸不稳定的化学键断裂第9页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用；与此同时，酸性条件有利于某些水解酶类的活性提高，将固态的多糖转变为水溶性的单糖，使细胞壁变软，膨
5、压降低，细胞吸水使其体积增大。酸生长理论认为，在质膜上存在生长素的受体，并能较好地解释生长素所诱导的快速生长反应。试验也证明，生长素促进H+分泌速度和细胞伸长速度相一致。第10页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用(2)生长素作用的基因活化学说 植物组织在生长素处理后，其基因表达会产生差异，即生长素处理的组织会诱导出新的mRNA，而未经生长素处理则缺少这种mRNA。但目前还很难了解生长素处理后到底哪一种具有特定生理功能的酶或蛋白质被诱导表达了。第11页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用(3
6、)生长素作用的受体学说 目前已有许多实验表明，生长素的生理作用不仅决定于它在某一组织、器官中存在的浓度，而且更可能决定于不同器官对生长素的敏感性。而受体便是敏感性的基础之一。把与激素特异地结合并在结合后呈现特殊的生理生化活性的物质称为激素受体第12页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用 激素必须与靶细胞中(质膜上)的受体结合，转变为胞内信号，才能启动特定的生化反应，调节特定的基因表达。激素受体一般都是蛋白质，故称受体蛋白。受体对激素具有很高的亲和力，并且是专一性的结合。第13页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、
7、植物激素的种类及其作用l海藻生长素的应用特点(1)作用面广，应用领域多 可以对不同作物，在植株生长的各个不同时期和发育阶段，利用生长素来调控其生命过程，使作物农艺性状表达朝着人类需求的方向发展。(2)用量小、速度快、效益高、残毒少第14页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用2、脱落酸在藻类中的生物学效应 脱落酸在高等植物对各种环境因素产生的胁迫反应起着很重要的作用，但在藻类中类似的报道却极为罕见，部分研究表明，脱落酸在藻类中极有可能起到胁迫信号分子的作用。如：绿藻氧化胁迫的信号分子。第15页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种
8、类及其作用一、植物激素的种类及其作用3、细胞激动素 已证实在红藻、绿藻、褐藻门的许多种藻内存在这类结构的化学物质，主要由腺嘌呤类、嘌呤核苷类为主的化学物质组成，可促进细胞分裂，增加蛋白质和叶绿素含量，调节藻类的形态建成和再生。第16页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用4、赤霉素类 赤霉素具有加速细胞伸长，促进细胞分裂的作用。外加赤霉素可以增加大型海藻的生长速率影响藻的形态建成、再生和许多生理生化过程，但是也有些是因为与其它激素之间的协同或拮抗起的作用。第17页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及
9、其作用5、乙烯类 对藻类细胞分裂的促进作用和影响生长速度。6、油菜素内酯 可提高藻的叶绿素含量并促进其光合作用;使糖、蛋白质及维生素C含量均增加。DNA和RNA含量也明显提高，这可能是藻细胞增殖加快的物质基础。第18页，共31页，编辑于2022年，星期二一、植物激素的种类及其作用一、植物激素的种类及其作用 己知的植物激素中生长素类和细胞分裂素是作为激素存在于藻类中并起激素作用。而赤霉素、脱落酸和乙烯在藻类中的激素作用还需要更多的可靠证据类证实。第19页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方法 在激素的分离、鉴定研究中，采用了各种不同的研究方法
10、和技术，概括起来主要有：n 生物试法(BA)、n 气相色谱法(GC)、n 酶联免疫吸附法(ELISA)、n 气相色谱一质谱联检法(GC一MS)n 核磁共振法(NMR)。第20页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方法 （1）生物式法 生物试法是使用最早的植物生长素测定方法，通过某些植物的组织或器官产生特异性反应来进行测定。特点：方法简单，特别是能反映出某些激素的生理活性，如生长素。第21页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方法 缺点：周期长，样品中若有生长素类似物、拮抗物等存在时回影响生物
11、测定的结果。经典的方法有很多：如豌豆的弯曲试法和伸长试法，燕麦弯曲试法，燕麦切段伸长试法，根的伸长和燕麦胚芽鞘伸长速率的分析，微量生长测量法。这些方法均有专一性强，灵敏度高，方法简单等特点。第22页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方法 最近又发展一新的生物试法。Wout Boerjan et al建立的分子生物学水平检测生长素和细胞分裂素的方法。这一方法主要是利用生长素和细胞分裂素诱导构建的Pg5GUS基因表达，通过测量表达产物量建立起来的。第23页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方
12、法（2）气象色谱：藻类激素研究中最常采用的另一种方法是气相色谱法，它是通过与标准样品的共色层分离(co-chromatography)来鉴定待测样中的激素及其含量。在五大类植物激素中，由于结构简单和气体性质，乙烯的气相色谱分析检测结果是结论性的。第24页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方法 为了避免由于细菌污染和甲硫氨酸降解所产生的乙烯而引起的干扰，在乙烯的检测中，常检测乙烯合成的前体1一氨基环丙烷一1一竣酸(ACC)。但气相色谱法对生长素类、赤霉素类和脱落酸的检测结果尚不能作最后定论。因为这种检测无法排除杂质和污染物与标准植物激素的共色
13、层分离。第25页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方法（3）酶联免疫分析 非常特异和灵敏，但其最大的弱点是无法排除交叉反应引起的错误。所以该方法目前在藻类激素分析中采用的不多。Hirsoh等(1989)采用酶联免疫法检测了64种藻，结果表明，所有被测藻中都有脱落酸活性。显示了该方法的高灵敏性和应用潜力。第26页，共31页，编辑于2022年，星期二二、鉴定藻类中植物激素的方法二、鉴定藻类中植物激素的方法（4）气相色谱一质谱联检法(GC一MS)和核磁共振法(NMR)。目前普遍认为藻类激素研究最可靠的分析方法是GC一MS和NMR法。这两种方法检测
14、的结果是结论性的。(Bradley1991;Evanstal.1992;zhangtaz.，1993)。因为这两种检测技术可以得到被检测物的准确的化学结构，从而确认其激素性质。第27页，共31页，编辑于2022年，星期二三、藻类中可能存在的其他激素三、藻类中可能存在的其他激素 除六大类激素外，现已发现许多具有植物激素活性的其它化合物，如:（1）脂肪族多胺类(Polyamines)、（2）糖蛋白类（3）寡糖类（4）苯酚类（5）性激素类第28页，共31页，编辑于2022年，星期二三、藻类中可能存在的其他激素三、藻类中可能存在的其他激素（1）脂肪族多巴胺类 这类物质从单细胞藻中发现，据报道可能对核酸蛋白质起合成作用。（2）糖蛋白类：主要与细胞修复、细胞壁形成、组织分化有关。（3）寡糖类：般起调节“信号”作用，在藻类愈伤组织中，起调节藻类细胞壁的作用。第29页，共31页，编辑于2022年，星期二三、藻类中可能存在的其他激素三、藻类中可能存在的其他激素（4）苯酚类：已从Undaria sp,中发现苯乙酸、羟基一苯乙酸，许多外源水平的实验也证明该类物质有刺激藻类生长的作用。(5)性激素类：该类物质主要是菇烯类化合物，可以刺激雌、雄配子体的结合，增加受精量。第30页，共31页，编辑于2022年，星期二结束结束 Thanks!第31页，共31页，编辑于2022年，星期二