第2节 其他植物激素

成熟的果实中富含乙烯,它可以对邻近的果实产生影响。乙烯也是一种植物激素。除生长素和乙烯外,植物体内还存在赤霉素、细胞分裂素、脱落酸等植物激素。

其他植物激素的种类和作用

1926年,科学家观察到,当水稻感染了赤霉菌后,会出现植株疯长的现象,病株往往比正常植株高50%以上,并且结实率大大降低,因而称为恶苗病(图5-8)。研究者将赤霉菌培养基的滤液喷施到水稻幼苗上,发现这些幼苗虽然没有感染赤霉菌,但也出现恶苗病的症状。1935年,科学家从培养基滤液中分离出致使水稻患恶苗病的物质,称之为赤霉素(简称GA)。到20世纪50年代,科学家发现被子植物体内存在赤霉素。此后,科学家进一步研究,不但发现赤霉素在植物中普遍存在,而且知道了植物体内的赤霉素包括许多种。后来,科学家发现了植物体内还有细胞分裂素、脱落酸、乙烯等植物激素,并逐渐弄清楚了这些植物激素的生理作用。

赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯等植物激素的合成部位和主要生理作用如图5-9所示。

 

赤霉素:合成部位:幼芽、幼根和未成熟的种子。主要作用:促进细胞伸长,从而引起植株增高;促进细胞分裂与分化;促进种子萌发、开花和果实发育。

细胞分裂素:合成部位:主要是根尖。主要作用:促进细胞分裂;促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素合成。

乙烯:合成部位:植物体各个部位。主要作用:促进果实成熟;促进开花;促进叶、花、果实脱落。

脱落酸:合成部位:根冠、萎蔫的叶片等。主要作用:抑制细胞分裂;促进气孔关闭;促进叶和果实的衰老和脱落;促进种子休眠。

 

科学家发现,除了上述五类植物激素,植物体内还有一些天然物质也起到调节生长发育的作用。其中,油菜素内酯已经被正式认定为第六类植物激素。油菜素内酯能促进茎、叶细胞的扩展和分裂,促进花粉管生长、种子萌发等。

植物激素在植物内的含量虽然微少,但是在调节植物生长发育上的作用却非常重要。一般来说,植物激素对植物生长发育的调控,是通过调控细胞分裂、细胞伸长、细胞分化和细胞死亡等方式实现的。

 

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在菜豆未成熟的种子中,赤霉素含量较高,但也不到种子质量的亿分之一。1kg向日葵新鲜叶片中,只含有几微克细胞分裂素。

 

在植物的生长发育和适应环境变化的过程中,某种激素的含量会发生变化(图5-10);同时,各种植物激素并不是孤立地起作用,而是多种激素共同调控植物的生长发育和对环境的适应。例如,生长素主要促进细胞核的分裂,而细胞分裂素主要促进细胞质的分裂,二者协调促进细胞分裂的完成,表现出协同作用。又如,在调节种子萌发的过程中,赤霉素促进萌发,脱落酸抑制萌发,二者作用效果相反。此外,不同激素在代谢上还存在着相互作用,例如,当生长素浓度升高到一定值时,就会促进乙烯的合成;乙烯含量的升高,反过来会抑制生长素的作用。

在植物各器官中同时存在着多种植物激素,决定器官生长、发育的,往往不是某种激素的绝对含量,而是不同激素的相对含量。例如,黄瓜茎端的脱落酸与赤霉素的比值较高,有利于分化形成雌花,比值较低则有利于分化形成雄花。

在植物生长发育过程中,不同种激素的调节还往往表现出一定的顺序性。例如,在猕猴桃果实的发育过程中,细胞分裂素、生长素、赤霉素、脱落酸等激素的含量会像接力一样按照次序出现高峰,调节着果实的发育和成熟(图5-11)。

总之,植物的生长、发育,是由多种激素相互作用形成的调节网络调控的。