細胞分裂素

細胞分裂素

從玉米或其他植物中分離或人工合成的植物激
細胞分裂素(cytokinin;kinetin)是從玉米或其他植物中分離到的一種N6-異戊烯腺嘌呤,它負責調節植物細胞生長和發育。是在植物根部産生的一類促進胞質分裂的物質,能促進多種組織的分化和生長,與植物生長素有協同作用。細胞分裂素在促進細胞分裂中起活化作用,也包含在細胞生長和分化及其他相關的生理活動過程中,常見的細胞分裂素有激動素、玉米素等。
    中文名:細胞分裂素 外文名:cytokinin 别名: 化學式:C10H9N5O 分子量:215.21 CAS登錄号: EINECS登錄号: 熔點: 沸點: 水溶性: 密度: 外觀: 閃點: 應用: 安全性描述: 危險性符号: 危險性描述: UN危險貨物編号: CN危險貨物編号:

概述

細胞分裂素(cytokinin)是一類促進細胞分裂、誘導芽的形成并促進其生長的植物激素。曾譯為細胞激動素。cytokinin一詞源于cytokinesis(細胞分裂)。

研究曆史

1942年J.van奧弗貝克等在培養曼陀羅幼胚和未受精的卵細胞的實驗中,發現椰子乳明顯促進生長,因此設想椰子乳含有能促進細胞分裂的物質。1948年F.斯古格等和崔澂發現腺嘌呤及其核苷(腺核苷)不僅能誘導組織培養中煙草切段的細胞分裂,而且能促進芽的形成。後來F.斯科格和C.O.米勒發現久放的或經壓力鍋處理過的DNA中有強烈促進細胞分裂的物質。經過分離和鑒定,證明是6糠基-腺嘌呤,并命名為激動素。激動素可以人工合成。1963~1964年D.S.萊薩姆等從幼嫩的玉米種子裡分離出一種細胞分裂素。并鑒定其化學結構,命名為玉米素。後來還發現了一些在結構上與玉米素稍有不同的活性物質,其中之一是在甜玉米中存在的玉米素的核糖衍生物。1967年證明了椰子乳中主要的活性物質也是玉米素核苷。

化學結構

細胞分裂素都是在N位置上的H被其他基團取代的嘌呤衍生物。活性因側鍊的長度、不飽和度和其他性質不同而有很大差異。有些非嘌呤化合物,如N,N′-二脲和苯并咪唑,也有細胞分裂素活性。

細胞分裂素來源于嘌呤與在N位置上取代物的結合。N上取代物異戊間二烯的生物合成前體,與赤黴素和脫落酸的一樣,都是甲羟戊酸。

體内代謝

植物中的細胞分裂素主要在根中合成,通過木質部運轉到地上部。因而傷流液中細胞分裂素較多。細胞分裂素在植物體内的代謝反應主要有5個方面:①互相轉化;②從堿基形成核苷和核苷酸;③葡萄糖基化;④甲硫基化;⑤嘌呤環側鍊分裂和嘌呤環分解。

生理作用

細胞分裂素的生理作用主要是引起細胞分裂,誘導芽的形成和促進芽的生長。對組織培養的煙草髓或莖切段,細胞分裂素可使已停止分裂的髓細胞重新分裂。這種現象曾被用于細胞分裂素的生物測定。莖切段的分化常受細胞分裂素及生長素比例的調節。當細胞分裂素對生長素的濃度比值高時,可誘導條的形成;反之則有促進生根的趨勢。如對抑制的腋芽局部施用細胞分裂素,可以解除頂端對腋芽的抑制。天然的簇生植物(蓮座狀植物)或由于病害發生“叢枝病”的植物裡,常含有較多的細胞分裂素。細胞分裂素還有防止離體葉片衰老、保綠的作用,這主要是由于它能維持蛋白質和核酸的合成。在葉片上局部施用細胞分裂素,能吸聚其他部分的物質向施用處運轉和積累。

細胞分裂素的作用方式還不完全清楚。已知在tRNA中與反密碼子相鄰的地方有細胞分裂素,在蛋白質合成過程中,它們參與到tRNA與核糖體mRNA複合體的連接物上。但這可能不是外源細胞分裂素的作用方式。因為在tRNA中,細胞分裂素的合成是由原來在tRNA中的嘌呤的改變産生的。而外源細胞分裂素并不參入tRNA中,但可促進硝酸還原酶、蛋白質和核酸的合成。

除了天然的促進細胞分裂的物質外,還用化學方法人工合成了一些類似激動素的物質。通常也統稱細胞分裂素。其中活性較強,也最常用的是6-苄基嘌呤。

應用原理

細胞分裂素可用于蔬菜保鮮,在組織培養工作中細胞分裂素是分化培養基中不可缺少的附加激素。

植物細胞分裂素在植物的生長過程中起着極其重要的作用現将其結構和生理特點介紹如下:

一、細胞分裂素的結構、分布與傳導

細胞分裂素是一類具有促進細胞分裂及其他生理功能的物質的總稱。最早發現的細胞分裂素類的物質,是從酵母細胞提取液中分離出來的DNA降解物,由于它能促進細胞分裂,因此命名為激動素(簡稱KT),化學名稱為N6-呋喃甲基腺嘌呤,它不是植物内源的生長物質。

二、細胞分裂素的生理作用及其應用

1、促進細胞分裂和擴大細胞分裂素的主要作用是促進細胞分裂。細胞分裂素不僅能促進細胞分裂,也可以使細胞體積擴大。但和生長素不同的是,細胞分裂素是通過細胞橫向擴大增粗,而不是促進細胞縱向伸長來增大細胞體積的,它對細胞的伸長有一定的抑制效應。

2、延緩植物衰老延緩衰老是細胞分裂素特有的效應。

3、誘導組織和器官的分化生長素和細胞分裂素共同調控着植物器官的分化。試驗證明,細胞分裂素有利于芽的分化,而生長素則促進根的分化,當CTK/IAA的比值較大時,主要誘導芽的形成;當CTK/IAA的比值較小時,則有利于根的形成。

4、消除頂端優勢生長素是導緻植物頂端優勢的主要原因,而細胞分裂素則能消除頂端優勢,促進側芽的迅速生長。在這方面,生長素同細胞分裂素間表現出明顯的對抗作用(兩者的産生部位與運轉方式決定根系與幼芽的生長、分化)。

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