乙烯以及其他植物激素對成熟.ppt
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1、關于乙烯及其他植物激素對成熟第一張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 植物體內存在著五大類植物激素,即生長素植物體內存在著五大類植物激素,即生長素(IAA)(IAA)、赤霉素赤霉素(GA)(GA)、細胞激動素、細胞激動素(CTK)(CTK)、脫落酸、脫落酸(ABA)(ABA)和乙烯和乙烯(ET)(ET),它們之間相互協調,共同作用,調節著植物,它們之間相互協調,共同作用,調節著植物生長發育的各個階段。生長發育的各個階段。第二張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月第一節第一節 乙烯的生物合成與信號轉導途徑乙烯的生物合成與信號轉導途徑 一、乙烯的發現和分布一、乙烯的發現和分布 很久以前,
2、我國果農就知道在室內燃燒一柱香能使采摘的很久以前,我國果農就知道在室內燃燒一柱香能使采摘的果實加速成熟,煤氣、煤油爐氣體等有促使果實成熟的作果實加速成熟,煤氣、煤油爐氣體等有促使果實成熟的作用。用。 在在1919世紀中葉就有關于燃氣街燈漏氣會促進附近的樹落世紀中葉就有關于燃氣街燈漏氣會促進附近的樹落葉的報道葉的報道 19011901俄國植物學家證實乙烯在起作用。俄國植物學家證實乙烯在起作用。 19341934年英國年英國GaneGane首先證明乙烯是植物的天然產物。首先證明乙烯是植物的天然產物。 第三張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 氣相色譜技術的應用推動了乙烯的研究,發現乙烯具有氣
3、相色譜技術的應用推動了乙烯的研究,發現乙烯具有內源激素的一切特性。內源激素的一切特性。19661966年正式確定乙烯是一種植物激年正式確定乙烯是一種植物激素。素。 乙烯是簡單的不飽和碳氫化合物,分子量為乙烯是簡單的不飽和碳氫化合物,分子量為2828,是各種植物,是各種植物激素中分子結構最簡單的一種。常溫下是氣體,在極低濃度激素中分子結構最簡單的一種。常溫下是氣體,在極低濃度(0.01(0.010.1LL-1)0.1LL-1)時就對植物產生生理效應。時就對植物產生生理效應。第四張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 乙烯廣泛存在于植物的各種器官,正在成熟的果實和即將乙烯廣泛存在于植物的各種器
4、官,正在成熟的果實和即將脫落的器官含量比較高。逆境條件下,例如,干旱、水澇、脫落的器官含量比較高。逆境條件下,例如,干旱、水澇、低溫、缺氧、機械損傷等均可誘導乙烯的合成,稱之為逆低溫、缺氧、機械損傷等均可誘導乙烯的合成,稱之為逆境乙烯。境乙烯。 第五張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月二、二、乙乙烯烯的的生生物物合合成成第六張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月MetSAMACCMetSAMACC乙烯乙烯轉轉氨氨酶酶不具活性的結不具活性的結合態合態ACCACC第七張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 ( (一一) )甲硫氨酸循環甲硫氨酸循環 (1)Met(1)Met在在SAMS
5、AM合成酶的催化下與合成酶的催化下與ATPATP反應形成反應形成SAMSAM。 (2)SAM(2)SAM在在ACCACC合酶合酶(ACS)(ACS)作用下生成作用下生成ACCACC,同時形成,同時形成MTAMTA。 (3)MTR(3)MTR通過通過MTRMTR激酶轉變為激酶轉變為MTRMTR一一1 1一一P P,后者進一步轉變為,后者進一步轉變為2 2一酮基一一酮基一4 4一甲硫基丁酸一甲硫基丁酸(KMB)(KMB)。 (4)KMB(4)KMB通過專一的轉氨酶作用再形成通過專一的轉氨酶作用再形成MetMet。 第八張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 ( (二二)AOC)AOC的轉化與乙
6、烯的形成的轉化與乙烯的形成 (1)Met(1)Met循環形成的循環形成的ACCACC在在ACCACC氧化酶氧化酶(AC0)(AC0)作用下形成乙烯,作用下形成乙烯,同時形成氰甲酸。氰甲酸不穩定,分解形成同時形成氰甲酸。氰甲酸不穩定,分解形成CO2CO2和和HCNHCN。 (2)HCN(2)HCN對植物有毒,對植物有毒,HCNHCN在在一氰丙氨酸合成酶的催化下一氰丙氨酸合成酶的催化下與半胱氨酸形成與半胱氨酸形成一氰丙氨酸。一氰丙氨酸。 (3)ACC(3)ACC也可在也可在N N一丙二酰轉移酶作用下與丙二酰輔酶一丙二酰轉移酶作用下與丙二酰輔酶A A反應生反應生成成N N一丙二酰一氨基環丙烷羧酸一丙
7、二酰一氨基環丙烷羧酸(MACC)(MACC),即不具活性的結合,即不具活性的結合態態ACCACC。該反應可能有助于降低體內過高水平的。該反應可能有助于降低體內過高水平的ACC ACC 第九張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月第二節第二節 乙烯對果蔬成熟衰老的生理作用乙烯對果蔬成熟衰老的生理作用及其調控及其調控 乙烯廣泛作用于植物的各個階段,除了與果實成熟衰乙烯廣泛作用于植物的各個階段,除了與果實成熟衰老等有關外,還參與了種子萌發、根毛發育、性別分老等有關外,還參與了種子萌發、根毛發育、性別分化、器官脫落及植物對生物和非生物逆境脅迫反應等化、器官脫落及植物對生物和非生物逆境脅迫反應等代謝過
8、程。代謝過程。 目前調控乙烯的作用主要是抑制乙烯生成、降低環境中乙烯目前調控乙烯的作用主要是抑制乙烯生成、降低環境中乙烯的濃度以及抑制乙烯的作用。的濃度以及抑制乙烯的作用。 第十張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月一、乙烯對果蔬成熟衰老的生理作用一、乙烯對果蔬成熟衰老的生理作用 ( (一一) )內源乙烯的作用內源乙烯的作用 1 1對成熟衰老的影響對成熟衰老的影響 成熟成熟(ripening)(ripening):是果實生長發育后期的一個階段,:是果實生長發育后期的一個階段,一般是指果實生長停止后發生的一系列生理生化變一般是指果實生長停止后發生的一系列生理生化變化達到可食狀態的過程?;_到
9、可食狀態的過程。 第十一張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月第十二張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 果實內部的化學成分也發生一系列的變化,如淀粉含量下果實內部的化學成分也發生一系列的變化,如淀粉含量下降,可溶性糖含量上升,葉綠素降解,類胡蘿卜素和花色降,可溶性糖含量上升,葉綠素降解,類胡蘿卜素和花色素苷等色素增加,水溶性果膠含量增加,果實硬度降低,素苷等色素增加,水溶性果膠含量增加,果實硬度降低,特有的風味出現等。特有的風味出現等。 第十三張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月第十四張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 2 2對植物器官脫落的影響對植物器官脫落的影響
10、葉片、花和果實在稍加外力葉片、花和果實在稍加外力( (風和重力風和重力) )作作用下的機械脫落原因?用下的機械脫落原因?在葉、花和果實在衰老及受傷時可產生乙烯,并作用于葉柄、花梗和果柄在葉、花和果實在衰老及受傷時可產生乙烯,并作用于葉柄、花梗和果柄基部的離層區,促進離層組織的纖維素酶、果膠酶等水解酶類的合成和轉基部的離層區,促進離層組織的纖維素酶、果膠酶等水解酶類的合成和轉運,從而導致細胞壁和中膠層成分的降解,引起離層區的結合強度降低,運,從而導致細胞壁和中膠層成分的降解,引起離層區的結合強度降低,分離程度增大。分離程度增大。第十五張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 ( (二二) )外
11、源乙烯的作用外源乙烯的作用 1.1.提高果實的呼吸強度提高果實的呼吸強度 :兩類果實對外源乙烯的反應不同:兩類果實對外源乙烯的反應不同 2.2.促進內源乙烯的產生促進內源乙烯的產生 3.3.促進果蔬產品成熟衰老:外源乙烯的存在能加快葉綠素促進果蔬產品成熟衰老:外源乙烯的存在能加快葉綠素的分解使水果和蔬菜轉黃,加速蔬菜組織的纖維化,促進的分解使水果和蔬菜轉黃,加速蔬菜組織的纖維化,促進果蔬的衰老,品質下降。果蔬的衰老,品質下降。 4.4.乙烯的其他生理作用:乙烯對植物器官的脫落有極乙烯的其他生理作用:乙烯對植物器官的脫落有極顯著的促進作用。顯著的促進作用。 第十六張,PPT共五十七頁,創作于20
12、22年6月第十七張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月二、影響乙烯生物合成的因素二、影響乙烯生物合成的因素 ( (一一) )溫度溫度 1 1對乙烯生成的影響對乙烯生成的影響在一定的溫度范圍內,在一定的溫度范圍內,TT,乙烯生成速率,乙烯生成速率 ,在,在3030時乙烯生成速時乙烯生成速率可達到率可達到55時的時的4 4倍。當溫度超過倍。當溫度超過3535時,乙烯時,乙烯。低溫貯藏會刺。低溫貯藏會刺激園藝產品的乙烯釋放,特別是對許多低溫敏感型的園藝產品,當激園藝產品的乙烯釋放,特別是對許多低溫敏感型的園藝產品,當溫度下降到冷害臨界溫度下即可誘導傷害乙烯的產生。在低溫下這溫度下降到冷害臨界溫度
13、下即可誘導傷害乙烯的產生。在低溫下這些產品的乙烯釋放量很低,但當從低溫或冷害溫度下轉移到室溫條些產品的乙烯釋放量很低,但當從低溫或冷害溫度下轉移到室溫條件下時,乙烯件下時,乙烯。 第十八張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 在冷害溫度在冷害溫度(2.5)(2.5)下黃瓜果實的乙烯釋放與下黃瓜果實的乙烯釋放與ACCACC水平水平均略高于非冷害溫度均略高于非冷害溫度(13)(13),但差異不顯著,均沒有乙,但差異不顯著,均沒有乙烯釋放的增加和烯釋放的增加和ACCACC的積累。當轉移到的積累。當轉移到2525下后,乙烯釋下后,乙烯釋放和放和ACCACC含量急劇增加,經含量急劇增加,經7h7h達
14、到最高峰,約增加了達到最高峰,約增加了7070倍。倍。但是如果冷害低溫時間過長,已經引起細胞膜等的破壞,但是如果冷害低溫時間過長,已經引起細胞膜等的破壞,即使有即使有ACCACC的累積,轉移到室溫下,乙烯的釋放也是的累積,轉移到室溫下,乙烯的釋放也是很微弱。很微弱。 第十九張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月2 2對乙烯作用的影響對乙烯作用的影響 乙烯催熟果蔬對溫度有要求嗎?乙烯催熟果蔬對溫度有要求嗎?乙烯處理躍變前的蘋果,在乙烯處理躍變前的蘋果,在3.33.3或或7.27.2下沒有觀察到乙烯刺激呼下沒有觀察到乙烯刺激呼吸速率的增加,而在吸速率的增加,而在1212以上才觀察到乙烯的這種效
15、應。用以上才觀察到乙烯的這種效應。用l 000mgl 000mgkgkg的乙烯催熟番茄果實在的乙烯催熟番茄果實在18182121條件下,經條件下,經8d8d全部果實變紅;在全部果實變紅;在1212下相同時間僅有下相同時間僅有3535果實變成半紅;溫度再低,外源乙烯則不能催熟番果實變成半紅;溫度再低,外源乙烯則不能催熟番茄果實。用茄果實。用100mg100mgkgkg乙烯處理鱷梨,高于乙烯處理鱷梨,高于3434或低于或低于99,乙烯都不能,乙烯都不能激發呼吸躍變,也不能催熟,催熟的最佳溫度在激發呼吸躍變,也不能催熟,催熟的最佳溫度在14142424。這說明乙。這說明乙烯作用與溫度有關。烯作用與溫
16、度有關。第二十張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 【鄭州晚報鄭州晚報】用電熱毯催熟芒果引燃倉庫用電熱毯催熟芒果引燃倉庫5050多人困在樓上多人困在樓上 第二十一張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 視頻:海南香蕉滯銷調查:果實成熟釋放視頻:海南香蕉滯銷調查:果實成熟釋放天然植物激素天然植物激素乙烯乙烯第二十二張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月( (二二)O2)O2和和CO2 CO2 1 1低低O2O2 ACC ACC向乙烯的轉化是一個需向乙烯的轉化是一個需O2O2的過程,所以厭的過程,所以厭O2O2條件會抑條件會抑制乙烯的生成。例如,將蘋果或番茄果實放在低制乙烯的生成。例
17、如,將蘋果或番茄果實放在低O2O2條件下乙烯產生停條件下乙烯產生停止,將這些果實重新放置到空氣中乙烯又急劇增加。這是由于止,將這些果實重新放置到空氣中乙烯又急劇增加。這是由于在低在低O2O2條件下條件下SAMSAM可以轉變成可以轉變成ACCACC,但不能生成乙烯。當轉移到空氣中,但不能生成乙烯。當轉移到空氣中后,后,ACCACC即可迅速轉變成乙烯。因此,降低貯藏環境的氧分壓,則會即可迅速轉變成乙烯。因此,降低貯藏環境的氧分壓,則會降低乙烯的生成。降低乙烯的生成。 第二十三張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月第二十四張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月2 2高高CO2CO2 高高CO
18、2CO2并不抑制乙烯生物合成的已知步驟,但是氣調貯藏中,并不抑制乙烯生物合成的已知步驟,但是氣調貯藏中,高高CO2CO2抑制了呼吸和抑制了呼吸和ATPATP供應,進而可抑制蛋氨酸循環,降低供應,進而可抑制蛋氨酸循環,降低蛋氨酸的供應水平,所以高蛋氨酸的供應水平,所以高CO2CO2間接抑制了乙烯的生成。間接抑制了乙烯的生成。 如將氣調貯藏環境中如將氣調貯藏環境中CO2CO2濃度提高到濃度提高到3 3時,蘋果乙烯生成量大時,蘋果乙烯生成量大約降低到原來水平的約降低到原來水平的1515。在。在O2O2分壓不變的條件下,用分壓不變的條件下,用10101212的的CO2CO2處理元帥、金冠、國光蘋果處理
19、元帥、金冠、國光蘋果303040d40d,明顯抑,明顯抑制了果實乙烯的產生。制了果實乙烯的產生。第二十五張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月第二十六張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 經經30d30d貯藏的元帥蘋果,果肉乙烯濃度為貯藏的元帥蘋果,果肉乙烯濃度為26mg26mgkgkg,60d60d時僅為時僅為58mg58mgkgkg。而對照果實。而對照果實30d30d時乙烯濃度已經時乙烯濃度已經達到達到124mg124mgkgkg。 因此,因此,氣調貯藏環境中高濃度的氣調貯藏環境中高濃度的CO2CO2,不僅能抑制乙烯的,不僅能抑制乙烯的作用,還能間接抑制乙烯生成而有助于延緩乙烯促
20、進成熟作用,還能間接抑制乙烯生成而有助于延緩乙烯促進成熟的作用。的作用。 第二十七張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 ( (三三) )逆境脅迫逆境脅迫 逆境乙烯的產生通常在受影響的活細胞中經過一定的逆境乙烯的產生通常在受影響的活細胞中經過一定的滯后期滯后期( (誘導期誘導期) ),然后乙烯釋放增加。,然后乙烯釋放增加。 逆境乙烯的生成也是遵循逆境乙烯的生成也是遵循MetSAMACCC2H4MetSAMACCC2H4途徑,該途徑,該途徑可被蛋白質抑制劑所抑制。因此,認為逆境乙烯的滯途徑可被蛋白質抑制劑所抑制。因此,認為逆境乙烯的滯后期有新蛋白質的合成,其中主要是后期有新蛋白質的合成,其中
21、主要是ACSACS。但。但ACSACS、ACOACO以以及及ACCACC丙二酰轉移酶三者的活性均對乙烯生成有不同程度丙二酰轉移酶三者的活性均對乙烯生成有不同程度的影響。的影響。 第二十八張,PPT共五十七頁,創作于2022年6月 水解細胞壁的酶類如多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶以及細水解細胞壁的酶類如多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶以及細胞壁的水解產物,如小分子的多糖殘基也可刺激乙烯的生胞壁的水解產物,如小分子的多糖殘基也可刺激乙烯的生成。所以在脅迫或受傷時產生的細胞壁的碎片,可能作為成。所以在脅迫或受傷時產生的細胞壁的碎片,可能作為刺激乙烯生成的刺激乙烯生成的“信號信號”。 第二十九張,PPT共五十七
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- 關 鍵 詞:
- 乙烯 以及 其他 植物 激素 成熟
