# 植物生长调节剂

> CIE A-Level 生物学 · 第16单元：调节与协调
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u16-plant-growth-regulators/

本小节针对CIE A-Level生物学，讲解植物生长调节剂（植物激素）的主要类别、生理作用、作用机制，以及它们在农业和园艺中的商业应用。

**先修:** [植物向性](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u16-plant-tropisms/); [细胞信号传导](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u04-cell-signalling/)

## 学习目标

- 识别植物生长调节剂的主要类别及其核心生理作用
- 解释生长素、赤霉素、脱落酸和乙烯的作用机制
- 描述植物生长调节剂的商业应用
- 解答考试中关于植物生长调节剂在胁迫响应和发育中作用的题目

## 生长素：核心功能与作用机制

**吲哚-3-乙酸（IAA）** — 自然界中含量最丰富的天然生长素，在顶端分生组织和幼嫩发育叶中合成，调控多种生长过程。

*记法:* IAA

*例:* 类似2,4-D的人工合成生长素可用作选择性除草剂。

生长素的作用具有浓度依赖性和组织特异性：低浓度促进茎和根的伸长，高浓度促进茎伸长，但会强烈抑制根生长。

- 促进生长茎的细胞伸长
- 通过抑制侧芽生长维持顶端优势
- 促进插条生根
- 抑制叶片和果实提前脱落

**例题:** 根据酸生长假说，概述生长素如何诱导茎细胞伸长。

1. 生长素扩散到靶茎细胞，结合到细胞膜表面的受体上。
2. 结合作用激活质子泵，将H⁺从细胞质转运到细胞壁中。
3. pH降低激活扩展蛋白，破坏纤维素微纤丝之间的氢键。
4. 细胞壁变得更柔韧，对扩张的抵抗力降低。
5. 水分通过渗透作用进入细胞，膨压升高推动柔韧的细胞壁向外扩张，最终导致细胞伸长。

> **考试提示:** CIE考官总会给将生长素浓度与根、茎不同效应关联的表述给分，请务必提及作用的浓度依赖性。

## 赤霉素：在生长和萌发中的作用

**赤霉素** — 一类包含超过100种酸性植物生长调节剂的家族，最广为人知的作用是促进茎伸长和打破种子休眠。

赤霉素在幼叶、发育中的种子和根组织中合成。它们的核心作用远不止茎伸长，还会和其他植物生长调节剂相互作用，调控植物发育。

**例题:** 解释为什么给矮生豌豆植株施加外源赤霉素能使其生长到正常的高株高度。

1. 大多数矮生豌豆突变体携带隐性突变，阻断了活性内源赤霉素的合成。
2. 缺少赤霉素时，茎节间的细胞伸长和细胞分裂无法进行，导致矮生表型。
3. 外源施加的赤霉素补充了缺失的内源激素。
4. 赤霉素促进节间的细胞伸长和分裂，使茎生长，最终得到正常的高株高度。

## 脱落酸（ABA）：胁迫响应与休眠

**脱落酸（ABA）** — 一种抑制型植物生长调节剂，介导植物对非生物胁迫的适应反应，维持种子和芽的休眠。

> **warning**
>
> 尽管脱落酸的名称带有「脱落」二字，但它并不调控叶片脱落。叶片脱落由乙烯和生长素浓度降低调控。

**例题:** 描述干旱胁迫下脱落酸如何触发气孔关闭。

1. 当土壤含水量下降时，根细胞合成脱落酸，通过木质部向上运输到叶片组织。
2. 脱落酸结合到保卫细胞质膜上的受体。
3. 结合作用触发钙离子通道打开，让Ca²⁺进入保卫细胞，作为第二信使发挥作用。
4. 钙离子触发K⁺通道打开，导致钾离子外流离开保卫细胞。
5. 溶质流失使保卫细胞的水势升高，因此水分通过渗透作用流出保卫细胞。
6. 保卫细胞变得松弛，气孔孔道关闭，减少蒸腾作用导致的进一步水分流失。

## 乙烯与商业应用

**乙烯** — 一种小分子气态植物生长调节剂，促进果实成熟、叶片脱落和植物组织衰老。

多种植物生长调节剂被广泛应用于商业农业和园艺中，调控植物生长发育以提高产量、方便运输。

**例题:** 解释在离销售市场有10天运输路程的种植区，如何使用植物生长调节剂将成熟香蕉运抵市场。

1. 香蕉在未成熟、质地坚硬时采收，因此运输过程中不易受损。
2. 运输过程中，香蕉储存在低乙烯的低温环境中，防止提前成熟。
3. 到达目的地后，未成熟香蕉被暴露在可控浓度的外源乙烯中（乙烯来自可释放乙烯的化合物乙烯利）。
4. 乙烯触发成熟过程：淀粉转化为糖，细胞壁软化，果皮颜色改变，2-3天后即可得到可供销售的成熟香蕉。

- 生长素：促进插条生根，杀灭谷类作物中的阔叶杂草
- 赤霉素：增大葡萄果实体积，延缓柑橘衰老
- 脱落酸：用作移栽幼苗时的抗蒸腾剂

## 常见错误

- **错误做法:** 认为脱落酸会导致叶片脱落
  - 原因: 名称具有误导性；脱落酸不会直接触发脱落
  - 正确做法: 乙烯和生长素浓度降低才是叶片脱落的直接原因
- **错误做法:** 认为植物生长调节剂和动物激素一样由专门的腺体产生
  - 原因: 植物没有内分泌腺
  - 正确做法: 植物生长调节剂由多种组织合成，包括分生组织、幼叶和发育中的种子
- **错误做法:** 认为生长素只促进生长，从不抑制生长
  - 原因: 生长素的作用取决于浓度和靶组织
  - 正确做法: 高浓度生长素会抑制根生长，在顶端优势过程中抑制侧芽生长
- **错误做法:** 认为赤霉素仅在茎伸长中发挥作用
  - 原因: 赤霉素在植物发育中有多种核心作用
  - 正确做法: 赤霉素还能打破种子休眠、促进萌发，诱导二年生植物抽苔

## 速查表

| 植物生长调节剂类别 | 主要生理作用 | 考试要点 |
| --- | --- | --- |
| 生长素（IAA） | 细胞伸长、顶端优势、根发育、抑制脱落 | 作用依赖浓度；高浓度抑制根生长 |
| 赤霉素 | 茎伸长、打破种子休眠、促进萌发 | 矮生突变体通常缺乏赤霉素 |
| 脱落酸 | 干旱下气孔关闭、诱导种子休眠 | 不调控叶片脱落 |
| 乙烯 | 果实成熟、叶片脱落、衰老 | 气态激素；商业上用于催熟果实 |

## 下一步

植物生长调节剂是植物协调生长、发育和响应环境变化的核心。本小节连接了植物运输、非生物胁迫响应、农业应用生物学等更广泛的主题，这些都是CIE第4卷拓展回答题的常见考点。掌握植物生长调节剂的作用和机制也有助于理解向性响应和植物繁殖。接下来你可以学习相关主题，完整掌握植物的调节与协调知识。

- [遗传](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u17-overview/)
- [减数分裂](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u17-meiosis/)
- [单因子杂交与双因子杂交遗传](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u17-monohybrid-and-dihybrid-inheritance/)

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