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细胞分裂素能解除植物顶端优势的原理
作者：南京瑞源生物技术有限公司
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发表时间：2020-02-25 15:42:22
中文标题：细胞分裂素能解除植物顶端优势的原理
文章作者：杨洪斌
发表单位：重庆市第七中学校
中文核心期刊： 生物学教学
研究背景：
植物的顶端优势是基因、激素及植物发育时期综合作用的结果。其中生长素抑制侧芽的生长，而细胞分裂素促进侧芽的起始，二者的比值对植物的生长更加重要。同时其他激素也参加了植物顶端优势的调控过程，如ABA、GA等。
研究思路
通过阐述生长素和细胞分裂素在侧芽形成过程中的拮抗调节作用模式来阐明细胞分裂素能解除植物顶端优势的原理。
背景知识
1: 细胞分裂素是一类天然植物激素,它的生理作用有:①能促进细胞分裂与分化;②诱导细胞增大;③能解除顶端优势,促进侧芽生长;④对某些种子和芽有促进萌发打破休眠的作用;⑤减少叶绿素水解,延迟叶片衰老。
2: 解除顶端优势的方法有两种: 一种是去除顶芽或茎尖，另一种是直接喷洒细胞分裂素。
3：无活性的侧芽没有生长素转运蛋白 PIN1，这种蛋白 的极性定位对生长素的极性运输起着重要作用。
主要结果：
1：生长素和细胞分裂素通过拮抗作用来调节侧芽活性
细胞分裂素（CK）在整个植物中均有合成，在整个植物中都有表达的腺苷磷酸-异戊烯基转移酶(IPT)用来催化 CK 生物合成。CK 可以在木质部中向顶端(朝向茎尖)运输，然后进入侧芽并促进其向外生长，从而在顶端优势中与生长素形成拮抗的作用。同样在茎尖存在或在顶部供应的生长素的情况下，一旦对侧芽施用 CK 就会激发侧芽的活性并向外生长。
生长素在极性运输(PATS)中具有降低CK合成的作用，从而限制其对侧芽的促进作用，进而抑制它们的生长。
图注：生长素抑制对细胞分裂素的利用
2：细胞分裂素和生长素的作用模式
CK 能够上调根、茎尖和幼嫩发育叶片中的生长素的生物合成。用 CK 处理侧芽可以增加茎中生长素的含量，这表明除了生长素转运外， CK 可能还在侧芽激活期间增加生长素的合成。
图注：侧芽的活化和生长素的转运
在活化的侧芽中， PIN1 被上调，从而增加了侧芽和主茎之间的维管关联性。生长素调节侧芽生长是从侧芽运输进入主茎，因此茎尖细胞分裂素促进了生长素的合成或促进了极性运输就会抑制侧芽的生长;相反，如果细胞分裂素促进了生长素的合成和进入侧芽，则可以促进侧芽的生长，从而解除植物的顶端优势。
结论
细胞分裂素对生长素运输的影响意味着这种作用是面对整个植物体的，它包括顶芽、侧芽和 主茎。在侧芽活化期间，CK可以上调细胞的分裂周期，并且这种作用在整个侧芽中是均匀的。细胞分裂素的受体在整个植物体中均有表达且在植物发育中作用广泛，并且 CK 会影响植物的多种表型。
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