【正文】 usvulgaris)種子中分離出玉米素順反異構(gòu)酶(zeatincistransisomerase),暗示了細(xì)胞分裂素和tRNA之間確實存在某種關(guān)系?！　〖?xì)胞分裂素可以促進蛋白質(zhì)的生物合成。因為細(xì)胞分裂素存在于核糖體上，促進核糖體與mRNA結(jié)合，形成多核糖體，加快翻譯速度，形成新的蛋白質(zhì)。試驗證實，細(xì)胞分裂素可誘導(dǎo)煙草細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，形成新的硝酸還原酶。此外，細(xì)胞分裂素還促進mRNA的合成，克羅韋爾(Crowell，1990)從大豆細(xì)胞得到20種DNA克隆及所產(chǎn)生的mRNA，細(xì)胞分裂素處理后4h內(nèi)，這些mRNA明顯增加，比對照高2倍～20倍。不同的細(xì)胞分裂素表現(xiàn)相似的效果。這些mRNA的變化發(fā)生在生長反應(yīng)之前，且受生長素的影響?！　。ㄈ┘?xì)胞分裂素與鈣信使的關(guān)系　　細(xì)胞分裂素的作用可能與鈣密切相關(guān)。在多種依賴細(xì)胞分裂素的植物生理試驗中，鈣與細(xì)胞分裂素表現(xiàn)相似的或相互增強的效果，如延緩玉米葉片老化，擴大蒼耳子葉面積等。森德斯和赫普勒(SundersandHepler，1982)用葫蘆蘚絲體為試驗材料，測定細(xì)胞分裂素促進芽分化效果與鈣分布的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞分裂素處理12h后原絲體尖端細(xì)胞中鈣含量顯著增加，后來芽即從這個鈣累積部位分化。森德斯(1990)用免疫技術(shù)顯示了細(xì)胞分裂素在絲體內(nèi)的分布。在不能分化成芽的絲體尖端細(xì)胞內(nèi)沒有細(xì)胞分裂素積累，但在具有芽分化能力的絲體尖端卻呈現(xiàn)強烈的熒光，這表明細(xì)胞分裂素在該處明顯地累積。細(xì)胞分裂素在可分化成芽的靶細(xì)胞內(nèi)可能與受體結(jié)合。免疫熒光技術(shù)已證實鈣離子最初在靶細(xì)胞的核中累積，然后轉(zhuǎn)移到特定的分裂位置，可能在染色體移動時起重要作用。細(xì)胞分裂素與鈣在分布上的相關(guān)性提示鈣可能是細(xì)胞分裂素信息傳遞系統(tǒng)的一部分?！　♀}往往通過鈣—鈣調(diào)素復(fù)合體而作為第二信使。一些研究表明，細(xì)胞分裂素作用還與鈣調(diào)素活性有關(guān)。此外，細(xì)胞分裂素與鈣的關(guān)系還可因細(xì)胞發(fā)育階段而變化。如大豆下胚軸質(zhì)膜中存在依賴ATP的鈣離子泵，這種鈣離子泵對細(xì)胞分裂素的敏感性會隨細(xì)胞生長過程而不同。第五節(jié)脫落酸一、脫落酸的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì)(一)脫落酸的發(fā)現(xiàn)　　脫落酸(abscisicacid，ABA)是指能引起芽休眠、葉子脫落和抑制生長等生理作用的植物激素。它是人們在研究植物體內(nèi)與休眠、脫落和種子萌發(fā)等生理過程有關(guān)的生長抑制物質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的?！　?961年劉()等在研究棉花幼鈴的脫落時，從成熟的干棉殼中分離純化出了促進脫落的物質(zhì)，并命名這種物質(zhì)為脫落素(后來阿迪柯特將其稱為脫落素Ⅰ)。1963年大熊和彥和阿迪柯特（）等從225kg4～7天齡的鮮棉鈴中分離純化出了9mg具有高度活性的促進脫落的物質(zhì)，命名為脫落素Ⅱ(abscisinⅡ)?！　≡诎⒌峡绿仡I(lǐng)導(dǎo)的小組研究棉鈴脫落的同時，英國的韋爾林和康福思領(lǐng)導(dǎo)的小組正在進行著木本植物休眠的研究。幾乎就在脫落素Ⅱ發(fā)現(xiàn)的同時，伊格爾斯()和韋爾林從樺樹葉中提取出了一種能抑制生長并誘導(dǎo)旺盛生長的枝條進入休眠的物質(zhì)，他們將其命名為休眠素(dormin)。1965年康福思等從28kg秋天的干槭樹葉中得到了260μg的休眠素純結(jié)晶，通過與脫落素Ⅱ的分子量、紅外光譜和熔點等的比較鑒定，確定休眠素和脫落素Ⅱ是同一物質(zhì)。1967年在渥太華召開的第六屆國際生長物質(zhì)會議上，這種生長調(diào)節(jié)物質(zhì)正式被定名為脫落酸。（二）ABA的結(jié)構(gòu)特點　　ABA是以異戊二烯為基本單位的倍半萜羧酸(圖821)，化學(xué)名稱為5(1′羥基2′，6′，6′三甲基4′氧代2′環(huán)己烯1′基)3甲基2順4反戊二烯酸〔5(1′hydroxy2′,6′,6′trimethyl4′oxo2′cyclohexen1′yl)3methyl2cis4transpentadienoicacid〕，分子式為C15H20O4。ABA環(huán)1′位上為不對稱碳原子，故有兩種旋光異構(gòu)體。植物體內(nèi)的天然形式主要為右旋ABA即(+)ABA，又寫作(S)ABA。圖821脫落酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)(三)ABA的分布與運輸　　脫落酸存在于全部維管植物中，包括被子植物、裸子植物和蕨類植物。苔類和藻類植物中含有一種化學(xué)性質(zhì)與脫落酸相近的生長抑制劑，稱為半月苔酸（lunlaricacid），此外，在某些苔蘚和藻類中也發(fā)現(xiàn)存在有ABA。　　高等植物各器官和組織中都有脫落酸，其中以將要脫落或進入休眠的器官和組織中較多，在逆境條件下ABA含量會迅速增多。水生植物的ABA含量很低，一般為3～5μgkg1；陸生植物含量高些，溫帶谷類作物通常含50～500μgkg1，鱷梨的中果皮與團花種子含量高達(dá)10mgkg1kg1?！　∶撀渌徇\輸不具有極性。在菜豆葉柄切段中，14C脫落酸向基運輸?shù)乃俣仁窍蝽斶\輸速度的2倍～3倍。脫落酸主要以游離型的形式運輸，也有部分以脫落酸糖苷的形式運輸。脫落酸在植物體的運輸速度很快，在莖或葉柄中的運輸速率大約是20mmh1。二、脫落酸的代謝　　脫落酸的合成部位主要是根冠和萎蔫的葉片，莖、種子、花和果等器官也有合成脫落酸的能力。例如，在菠菜葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中能合成脫落酸，然后將其運送到細(xì)胞各處。脫落酸是弱酸，而葉綠體的基質(zhì)呈高pH，所以脫落酸以離子化狀態(tài)大量積累在葉綠體中。(一)ABA的生物合成脫落酸生物合成的途徑主要有兩條：類萜途徑(terpenoidpathway)脫落酸的合成是由甲瓦龍酸(MVA)經(jīng)過法呢基焦磷酸（farnesylpyrophosphate,FPP），再經(jīng)過一些未明的過程而形成脫落酸。此途徑亦稱為C15直接途徑。MVA→→FPP→→ABA類胡蘿卜素途徑(carotenoidpathway)脫落酸的碳骨架與一些類胡蘿卜素的末端部分相似。塔勒（Tarlor）等將類胡蘿卜素曝露在光下，會產(chǎn)生生長抑制物。后來發(fā)現(xiàn)紫黃質(zhì)（violaxanthin）在光下產(chǎn)生的抑制劑是2－順式－黃質(zhì)醛（xanthoxin），在一些植物的枝葉中也檢出這種物質(zhì)。黃質(zhì)醛迅速代謝成為脫落酸。近幾年發(fā)現(xiàn)，除了紫黃質(zhì)外，其他類胡蘿卜素（如新黃質(zhì)neoxanthix，葉黃素lutein等）都可光解或在脂氧合酶（lipoxygenase）作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)辄S質(zhì)醛，最終形成脫落酸(圖822)。由類胡蘿卜素氧化分解生成ABA的途徑稱為ABA合成的間接途徑。通常認(rèn)為在高等植物中，主要以間接途徑合成ABA。直接途徑是指從C15化合物(FPP)直接合成ABA的過程。間接途徑則是指從C40化合物經(jīng)氧化分解生成ABA的過程。圖822高等植物中生物合成脫落酸的可能途徑直接途徑是指從C15化合物(FPP)直接合成ABA的過程。間接途徑則是指從C40化合物經(jīng)氧化分解生成ABA的過程。(二)ABA的鈍化ABA可與細(xì)胞內(nèi)的單糖或氨基酸以共價鍵結(jié)合而失去活性。結(jié)合態(tài)的ABA可水解重新釋放出ABA。因而結(jié)合態(tài)ABA是ABA的貯藏形式。但干旱所造成的ABA迅速增加并不是來自于結(jié)合態(tài)ABA的水解，而是重新合成的。(三)ABA的氧化ABA的氧化產(chǎn)物是紅花菜豆酸(phaseicacid，PA)和二氫紅花菜豆酸(dihydrophaseiacid，DPA)。紅花菜豆酸的活性極低，而二氫紅花菜豆酸無生理活性。三、脫落酸的生理效應(yīng)(一)促進休眠外用ABA時，可使旺盛生長的枝條停止生長而進入休眠，這是它最初也被稱為休眠素的原因。在秋天的短日條件下，葉中甲瓦龍酸合成GA的量減少，而合成的ABA量不斷增加，使芽進入休眠狀態(tài)以便越冬。種子休眠與種子中存在脫落酸有關(guān)，如桃、薔薇的休眠種子的外種皮中存在脫落酸，所以只有通過層積處理，脫落酸水平降低后，種子才能正常發(fā)芽。(二)促進氣孔關(guān)閉ABA可引起氣孔關(guān)閉，降低蒸騰，這是ABA最重要的生理效應(yīng)之一（圖8－23）。科尼什（，1986）發(fā)現(xiàn)水分脅迫下葉片保衛(wèi)細(xì)胞中的ABA含量是正常水分條件下含量的18倍。ABA促使氣孔關(guān)閉的原因是它使保衛(wèi)細(xì)胞中的K+外滲，從而使保衛(wèi)細(xì)胞的水勢高于周圍細(xì)胞的水勢而失水。ABA還能促進根系的吸水與溢泌速率，增加其向地上部的供水量，因此ABA是植物體內(nèi)調(diào)節(jié)蒸騰的激素，也可作為抗蒸騰劑使用。圖8－23　ABA促進氣孔的關(guān)閉　　　(三)抑制生長　　ABA能抑制整株植物或離體器官的生長，也能抑制種子的萌發(fā)。ABA的抑制效應(yīng)比植物體內(nèi)的另一類天然抑制劑酚要高千倍。酚類物質(zhì)是通過毒害發(fā)揮其抑制效應(yīng)的，是不可逆的，而ABA的抑制效應(yīng)則是可逆的，一旦去除ABA，枝條的生長或種子的萌發(fā)又會立即開始。(四)促進脫落ABA是在研究棉花幼鈴脫落時發(fā)現(xiàn)的。ABA促進器官脫落主要是促進了離層的形成。將ABA涂抹于去除葉片的棉花外植體葉柄切口上，幾天后葉柄就開始脫落（圖824），此效應(yīng)十分明顯，已被用于脫落酸的生物檢定。(五)增加抗逆性一般來說，干旱、寒冷、高溫、鹽漬和水澇等逆境都能使植物體內(nèi)ABA迅速增加，同時抗逆性增強。如ABA可顯著降低高溫對葉綠體超微結(jié)構(gòu)的破壞，增加葉綠體的熱穩(wěn)定性；ABA可誘導(dǎo)某些酶的重新合成而增加植物的抗冷性、抗?jié)承院涂果}性。因此，ABA被稱為應(yīng)激激素或脅迫激素(stresshormone)　　圖824：促進落葉物質(zhì)的檢定法四、脫落酸的作用機理在植物體內(nèi)，ABA不僅存在多種抑制效應(yīng)，還有多種促進效應(yīng)。在各種實驗系統(tǒng)中，它的最適濃度可跨4個數(shù)量級(～200μmolL1)。對于不同組織，它可以產(chǎn)生相反的效應(yīng)。例如，它可促進保衛(wèi)細(xì)胞的胞液Ca2+水平上升，卻誘導(dǎo)糊粉層細(xì)胞的胞液Ca2+水平下降。通常把這些差異歸因于各種組織與細(xì)胞的ABA受體的性質(zhì)與數(shù)量的不同。ABA及其受體的復(fù)合物一方面可通過第二信使系統(tǒng)誘導(dǎo)某些基因的表達(dá)，另一方面也可直接改變膜系統(tǒng)的性狀，干預(yù)某些離子的跨膜運動。（一）脫落酸結(jié)合蛋白ABA含有α與β不飽和酮結(jié)構(gòu)，能接受光的剌激而成為高度活躍狀態(tài)，容易與蛋白質(zhì)中氨基酸的氫原子結(jié)合?；舳鞑窈晚f爾勒(HornbergandWeiler，1984)利用這種原理使蠶豆葉片氣孔保衛(wèi)細(xì)胞原生質(zhì)體的結(jié)合蛋白質(zhì)產(chǎn)生光親和標(biāo)記(photoaffinitylable)。2順式ABA的幾何異構(gòu)體2反式ABA對氣孔保衛(wèi)細(xì)胞缺乏生物活性，結(jié)果顯示保衛(wèi)細(xì)胞原生質(zhì)體與具有強生物活性的2順式ABA發(fā)生專一性結(jié)合，這種結(jié)合有高親和性、飽和性及可逆性，解離常數(shù)為3109～4109molL1。所得結(jié)果與促進氣孔關(guān)閉的ABA有效濃度頗為接近。葉肉細(xì)胞的原生質(zhì)體對ABA的親和性僅為氣孔保衛(wèi)細(xì)胞原生質(zhì)體的1/10，提示ABA結(jié)合蛋白在植物體內(nèi)分布的專一性。105個ABA結(jié)合位置，它們存在于質(zhì)膜的外表面。ABA衍生物取代在結(jié)合位置的ABA的效率與它們的生物活性呈正相關(guān)。ABA結(jié)合蛋白包含3個亞基，其分子量分別為19300、20200及24300。在高pH環(huán)境下，ABA與20200多肽結(jié)合；在低pH環(huán)境下，ABA與其他兩種多肽結(jié)合。這種特性與ABA在堿性及酸性條件下都能引起氣孔關(guān)閉的生理作用吻合，以上試驗結(jié)果提示氣孔保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)ABA結(jié)合蛋白質(zhì)具有受體功能。（二）ABA與Ca2+CaM系統(tǒng)的關(guān)系在研究ABA與Ca2+CaM系統(tǒng)的關(guān)系時，有兩類實驗材料被廣泛使用，一類是ABA誘導(dǎo)胞液Ca2+水平升高的，如鴨跖草或蠶豆的表皮、保衛(wèi)細(xì)胞原生質(zhì)體和大麥居間分生組織的原生質(zhì)體，另一類是ABA誘導(dǎo)胞液Ca2+水平下降的，如大麥糊粉層細(xì)胞的原生質(zhì)體。在研究ABA促使鴨跖草氣孔關(guān)閉的機制時發(fā)現(xiàn)，ABA促進鴨跖草氣孔關(guān)閉有賴于可利用Ca2+的存在，在缺鈣條下，ABA幾乎不抑制氣孔開放。在不缺鈣條件下，ABA能誘導(dǎo)鴨跖草下表皮保衛(wèi)細(xì)胞的胞液游離Ca2+水平迅速升高，而且這種升高現(xiàn)象比氣孔關(guān)閉現(xiàn)象出現(xiàn)得早。當(dāng)鴨跖草的下表皮受到106molL1ABA處理時，不到2min，保衛(wèi)細(xì)胞胞液的Ca2+水平由靜息態(tài)的70nmolL1上升至第一個高峰，隨后，其峰值愈來愈高，10min時達(dá)到1μmolL1，而氣孔開度在5min后才開始變小，當(dāng)氣孔接近完全關(guān)閉時，Ca2+水平早已上升至最高值并已開始下降。由此可確認(rèn)Ca2+是ABA誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉過程中的一種第二信使。通過測定ABA對大麥糊粉層細(xì)胞原生質(zhì)胞液Ca2+濃度的影響，結(jié)果表明，胞液靜息態(tài)Ca2+濃度約為200nmolL1。經(jīng)200μmolL1ABA處理，可在5s內(nèi)降至50nmoL1左右。Ca2+濃度的下降值與外源ABA劑量之間存在良好的線性關(guān)系。王梅等(1991)認(rèn)為這種ABA引起胞液Ca2+濃度的下降與質(zhì)膜Ca2+濃度ATP酶的活化有關(guān)，這也是ABA與第二信使關(guān)系的又一實驗證據(jù)。另有研究表明ABA能影響細(xì)胞質(zhì)膜、液泡膜等生物膜的性質(zhì)，從而影響離子的跨膜運動。如ABA使保衛(wèi)細(xì)胞的K+與Cl外滲量急劇上升，從而使其滲透物質(zhì)減少，水勢上升，氣孔關(guān)閉。（三）ABA對基因表達(dá)的調(diào)控當(dāng)植物受到滲透脅迫(osmoticstress)時，其體內(nèi)的ABA水平會急劇上升，同時出現(xiàn)若干個特殊基因的表達(dá)產(chǎn)物。倘若植物體并未受到干旱、鹽漬或寒冷引起的滲透脅迫，而只是吸收了相當(dāng)數(shù)量的ABA，其體內(nèi)也會出現(xiàn)這些基因的表達(dá)產(chǎn)物。近幾年來，已從水稻、棉花、小麥、馬鈴薯、蘿卜、番茄、煙草等植物中分離出10多種受ABA誘導(dǎo)而表達(dá)的基因，這些基因表達(dá)的部位包括種子、幼苗、葉、根和愈傷組織等。ABA可改變某些酶的活性，如ABA能抑制大麥糊粉層中α淀粉酶的合成，這與RNA合成抑制劑——放線菌素D的抑制情況相似(圖825)。有人認(rèn)為ABA是阻礙了RNA聚合酶的活性，致使DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄不能進行。圖825脫落酸及放線菌素D對大麥糊粉層α淀粉酶合成的抑制作用L1GA溶液中保溫11h，此時加入ABA(5μmolL1)或放線菌素D(10μgL1)，、10h測定α淀粉酶合成。第六節(jié)乙烯一、乙烯的發(fā)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)特點早在上個世紀(jì)中葉(1864)就有關(guān)于燃?xì)饨譄袈鈺龠M附近的樹落葉的報道，但直到1901年，俄國的植物學(xué)家奈劉波夫(Neljubow)才首先證實是照明氣中的乙烯在起作用，他還發(fā)現(xiàn)