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生物細胞 一個開放的體系 為了和外界及細胞內做訊息交換,擁有偵測環境變化的構造,並接收細胞內外不同的訊號

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1 生物細胞 一個開放的體系 為了和外界及細胞內做訊息交換,擁有偵測環境變化的構造,並接收細胞內外不同的訊號
接受訊號→轉變訊息→判斷訊號→如何反應

2 細胞 大多利用化學物質來做細胞間的訊息傳遞 調節生物個體各部位的功能 使各部位成為一個複雜並且有整合能力的有機體

3 激素與協調作用 人類的訊息傳遞及溝通協調系統: 植物無此類系統的特化 神經系統 內分泌系統 免疫系統
植物仍能分泌植物激素以調節生長及發育,並對環境的變化產生反應

4 第八章 激素與協調作用    第 1 節 植物激素

5 植物激素 體內產生的微量有機物質 不作為植物的能量來源 由體內某處細胞產生的訊息分子,可以影響目標細胞的生理活動 作用機制與動物激素作用類似

6 植物激素 與受體結合 引起細胞內訊息的傳遞,活化細胞內的生理生化反應,調節植物的生長和發育

7 植物激素 一般在極低的濃度下,就可引起目標細胞的反應 同一種激素在不同目標細胞甚至有不同的功能,即一種激素在植物體內可能具有多樣性的功能

8 不同的細胞對激素濃度的反應也不相同 在適宜的濃度範圍內,細胞對激素的反應隨著濃度的增加而加大 濃度太高反而對細胞有負面的影響
濃度太低對細胞也不能發揮其應有的生理功能

9 植物激素 種類繁多: 生長素 吉貝素 細胞分裂素 離層素 乙烯

10 其他種類的植物激素 油菜素內酯 茉莉酸 水楊酸 多胺類等類型 在植物的訊息傳導及對抗逆境功能上具有顯著的影響

11 8-1.1 生長素、吉貝素、細胞分裂素等激素對植物生長與發育的調節
生長素、吉貝素、細胞分裂素等激素對植物生長與發育的調節

12 植物激素 彼此間可能具有加成促進作用 有些則是彼此互相拮抗抑制

13 生長素(auxin) 泛指一群功能相近的有機物質 最早發現:  乙酸(indole-acetic acid;IAA)

14 生長素促進細胞延長增大的機制 生長素刺激細胞膜上的氫離子幫浦,利用耗能的方式將氫離子釋出至細胞壁中,激活細胞壁內的蛋白質,使纖維素和半纖維素間非共價結合鏈斷裂,使延長性增加

15 細胞吸水產生膨壓,使細胞壁延長 促使細胞壁的合成,以增大細胞體積 細胞的加大是一種不可逆的現象,是一種生長現象

16 生長素:與植物的向光性及向地性等有關 植物向性:植物接受環境刺激時,生長素在植株上分布不平均所引起的生長運動

17 2,4 - D作為雙子葉植物的除草劑的機制 莖葉吸收後運輸到植物體內 可能引起組織異常分裂生長、阻礙葉綠素的形成、擾亂呼吸作用,而使植物枯死
詳細機制目前尚不清楚

18 頂芽:植株合成生長素的地方 頂芽優勢:頂芽存在時,下方的側芽生長就受到抑制 此種優勢隨著頂芽與側芽之間距離的延長而減弱

19 生長素 具有促進莖基部不定根形成,以增加繁殖的效力
園藝上常用人工合成的生長調節劑如 乙酸(NAA)來處理不容易生根的插枝,以促進不定根的生長

20 生長素 促進維管束形成層的細胞分裂,使莖部受傷部位的維管束具有再生的能力,以利植物的嫁接作用 抑制離層的形成,可抑制果實的掉落
種子產生的生長素會促進果實發育成熟

21 吉貝素(gibberellins ;GA)
吉貝素和生長素一樣是泛指一群結構相似的有機分子

22 吉貝素研究 1926年,日本學者黑澤英一(Eiichi Kurosawa):
抽取笨苗症水稻的濾出物,發現其具有刺激莖延長,並有抑制葉綠素形成和根的生長作用 1935年,日本學者藪田貞治郎(Teijiro Yabuta, 1888 ~1977): 從感染水稻的真菌中分離出一種化學物質,正式命名為吉貝素

23 1956年,美國科學家從菜豆(Phaseolus vulgaris) 分離出植物的吉貝素
吉貝素: 目前約有130幾種 普遍存在於植物、真菌和細菌

24 吉貝素生理作用 促進細胞伸長,從而促進植株或器官的縱向生長 對矮生植株的伸長效果尤為明顯,而對於同種植物之正常植株的效果較小
矮生植株的性狀是由於某些基因的突變而引起,其體內缺少合成吉貝素的酵素

25 吉貝素的作用不能正常進行時,外加吉貝素就能使其明顯增高

26 植物增加的高度與施加吉貝素濃度有關

27 有些二年生植物(如芹菜、胡蘿蔔),如未經春化處理,則呈蓮花座狀態不開花
用吉貝素處理,則可代替春化作用,使其當年抽苔並促進開花

28 吉貝素 破除芽及種子的休眠,促進萌發 例如:以吉貝素處理馬鈴薯塊莖,可以打破休眠,促進芽萌發

29 吉貝素 調節禾穀類植物種子的萌發 可刺激糊粉層細胞分泌澱粉分解,有助種子內澱粉物質的分解,提供種子萌芽所需的養分

30 吉貝素(農業應用) 促進瓜類雄花的分化以達到保種的目的 誘導單性結果,促進未受精的子房膨大,發育成無籽果實(如葡萄、草莓、番茄和辣椒等)
阻止花柄和果柄離層的形成,防止花、果脫落(如棉花和葡萄),此功能和生長素類似

31 單性結果的機制 單性結果: 有些植物未經過正常受精過程,而靠低溫、強光或植物激素施加等人為因素誘發結果
胚珠並未受精,所以產生的果實裡面沒有種子

32 細胞分裂素(cytokinin;CK) 一群結構相似、功能相近的有機分子 這類激素促進植物細胞分裂,與植物的發育密切相關
植物組織培養技術中,除了生長素之外,細胞分裂素是不可或缺的成分之一

33 進行菸草的組織培養,發現細胞分裂素和生長素的相互作用控制著癒合組織之根、芽的形成
1957年 史酷(F. K. Skoog, 1908 ~ 2001)和米勒(C. O. Miller) 進行菸草的組織培養,發現細胞分裂素和生長素的相互作用控制著癒合組織之根、芽的形成

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35 當培養基中細胞分裂素含量高時,癒合組織會有芽或莖的分化
當其含量多時,癒合組織會形成根 透過調整兩者濃度的比值,可誘導癒合組織形成完整的植株

36 細胞分裂素 具有促進側芽生長的功能,植株在頂芽優勢的情況下,在側芽施加細胞分裂素,側芽便會開始生長 可拮抗因生長素所引起的頂芽優勢

37 細胞分裂素 有延緩細胞老化的特性 如在離體葉片上之局部塗以此激素,則在葉片其餘部位變黃衰老時,塗抹部位仍保持鮮綠 原因:
延緩葉綠素和蛋白質的分解速度 促進了物質的累積

38 萵苣和菸草等需光型種子 在黑暗中不能萌發,用細胞分裂素可代替光照,打破這類種子的休眠,促進其萌發

39 離層素(abscisic acid;ABA)
抑制生長及促進休眠 在環境不佳情況下產生:逆境激素 在缺水的條件下,葉片內累積的離層素便會大量增加,促使保衛細胞釋出鉀離子,導致氣孔關閉,減少植物蒸散作用喪失的水分

40 離層素的含量與種子成熟有關 種子發育初期:生長素及吉貝素濃度較高而離層素含量較低 種子發育成熟時:離層素含量升高而生長素及吉貝素含量趨於減少
◎ 激素含量變化可抑制種子於胚尚未完全成熟前發芽

41 大多數位於溫帶地區的植物 夏末或初秋:開始停止生長,頂芽及腋芽也開始進入生理休眠狀態,可測知離層素濃度隨著氣溫的下降而逐漸增加
冬季:芽內的離層素濃度也是最高的時候,芽的休眠狀態達到高峰期 冬末及早春:芽恢復生長,離層素濃度也就開始下降

42 氣溫下降,離層素濃度升高,與芽的休眠狀態有密切關係,有利於植物存活
芽的休眠誘導可能也與日照長短的改變有關

43 離層素 一種抑制物質 在種子萌發上與吉貝素具有拮抗作用,也會消除生長素與細胞分裂素的作用,促使細胞老化

44 乙烯 唯一以氣體狀態存在的激素 可以促進果實成熟 果實成熟激素

45 「一顆爛蘋果破壞整箱好蘋果」 植物體的各部分都能產生乙烯,成熟的組織中含量比較高
乙烯是揮發性氣體,所以當一大堆果實中,有一個成熟的果實產生乙烯,便能引起鄰近果實也產生乙烯,而使得鄰近果實成熟

46 乙烯 一種老化激素,會促進花朵的凋謝 促使離層產生,加速器官脫落

47 當葉片或果實成熟老化時,植物產生的生長素逐漸減少,而葉柄或果柄基部細胞內的乙烯產量則逐漸增加
乙烯加速水解的形成,可促使離層區細胞的胞壁被水解而變薄,所以容易裂開而促使葉或果實脫落

48 生物科技的進展 使用遺傳工程的技術 減少植物激素對植物生理現象的負面影響 加強植物激素對植物生理現象的正面作用 

49 將乙烯不敏感受體基因轉殖入番茄(Lycoperiscon esculentum)
所產生的果實(處理組)即使採收後100天仍保持新鮮 對照組的番茄果實,在100天後則變成深紅色並開始腐爛

50 植物激素的種類及功能


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