生長素(IAA)是一類含有一個不飽和芳香族環和一個乙酸側鍊的内源激素。是第一個被發現的植物激素。生長素中最重要的化學物質為3-吲哚乙酸。另外,4-氯-IAA、5-羟-IAA、萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸等為類生長素。生長素有調節莖的生長速率、抑制側芽、促進側根等作用,在農業上用以促進插枝生根,效果顯著。生長素在植物體内分布很廣,幾乎各部位都有,但不是均勻分布的,在某一時間,某一特定部位的含量受多方面的因素影響。大多集中在生長旺盛的部分(胚芽鞘、芽和根尖的分生組織、形成層、受精後的子房、幼嫩種子等),而趨向衰老的組織和器官中則甚少。
生長素主要是在植物的頂端分生組織中合成的,然後被運輸到植物體的各個部分。生長素在植物體内的運輸是單方向的,隻能從植物體形态學上端向形态學下端運輸,在有單一方向的刺激(單側光照)時生長素向背光一側運輸,其運輸方式為主動運輸(需要載體和ATP)。在成熟組織中,生長素可以通過韌皮部進行非極性運輸。
生長素的合成前體是色氨酸( tryptophan,Trp)。其側鍊經過轉氨、脫羧、氧化等反應。鋅是色氨酸合成酶的組分,缺鋅時導緻由吲哚和絲氨酸結合而形成色氨酸的過程受阻,色氨酸含量下降,從而影響IAA的合成。缺鋅在生産上常引起蘋果樹、梨樹等果樹的小葉病。生長素在植物體内有遊離型和束縛型兩種形式。其中,遊離型的有生物活性,而束縛型的則無生物活性或者生物活性低。在體内,吲哚乙酸常常與天門冬氨酸結合成吲哚乙酰天冬氨酸酯。還可與肌醇結合形成吲哚乙醇肌醇。與葡萄糖結合成乙酰葡萄糖苷。與蛋白質結合成吲哚乙酸一蛋白質絡合物。束縛型的生長素可能是生長素在細胞内的一種貯存形式,也是減少過剩生長素的解毒方式,在适當的條件下(pH值9~10),它們可轉變為遊離型,經運輸轉移到作用部位起作用。正在生長的種子中生長素的量很多,但完全成熟以後,大部分以束縛态貯存起來。種子中以束縛态存在,萌發時轉變為遊離型。
生長素對營養器官縱向生長有明顯的促進作用。如芽、莖、根3種器官,随着生長素濃度升高,器官伸長遞增至最大值,此時生長素濃度為最适濃度,超過最适濃度,器官的伸長受到抑制。不同器官的最适濃度不同,莖端最高,芽次之,根最低。由此可知,根對生長素最敏感,極低的濃度就可促進根生長,莖對生長素敏感程度比根低,芽的敏感程度處于莖與根之間。因此能促進主莖生長的濃度往往對側芽和根生長有抑制作用。
生長素與細胞分裂素配合能引起細胞分裂,而且生長素也能單獨引起細胞分裂。如早春樹木形成層細胞恢複分裂活動是由頂芽産生的生長素向下運輸而引起的。
生長素對器官建成的作用最明顯表現在促進根原基形成及生長上。苗木插枝在其基部産生不定根,對木本植物來說,主要是由新的次生皮部組織分化,但也可由其他組織分化形成,如形成層、維管射線及髓部。吲哚丁酸(IBA)在生長素中促進生根對效果最好,在應用方面發現IBA與NAA比IAA穩定,效果更好。
生長素可以維持莖的頂端優勢。正在生長的植物莖端對側芽的生長有抑制作用,這種現象稱為頂端優勢。棉花用縮節胺控制頂端生長或打頂後,側芽大量發生。
抑制離區的形成。棉花與果樹落花、落果及落葉,是雙子葉植物的普遍現象。棉花的蕾鈴脫落,與營養物質的供給有關,也與激素水平有關。當蕾鈴柄的基部,遠軸端生長素含量高,近軸端生長素含量低時,抑制離層内纖維素酶、果膠酶的活性,因而抑制離層細胞分離,蕾鈴不脫落;反之,當近軸端生長素含量高,遠軸端生長素含量低時,則使果膠酶和纖維素活性提高,促進離層的分離,緻使蕾鈴脫落。
促進結實。植物開花受精之後,子房中的生長素含量提高,從而促進子房及其周圍組織的膨大,加速了果實的發育。如雌蕊未經受精而子房能及時獲得IAA,也能誘導某些植物無籽果實的形成。如在授粉前用生長素噴或塗于柱頭上,不經授粉最終也能發育成單性果實。如胡椒、西瓜、番茄、茄子、冬青、西葫蘆和無花果等。
此外,生長素還可以作為選擇性除草劑。因為生長素在低濃度時促進植物生長,高濃度時抑制植物生長,雙子葉植物對于生長素濃度較單子葉植物更為敏感,因此可作為單子葉植物田中除去雙子葉植物的除草劑。
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