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关于植物向重性生长的研究进展 学生:焦玉红 学号: M070557 导师:陈 刚. 目录 一、摘要、关键词 二、引言 三、植物重力敏感细胞的系统演化 四、植物向重性的定义和分类 五、植物向重性机理的研究 六、细胞骨架和植物的向重性 七、微重力对植物向重性的影响 八、展望.

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1 关于植物向重性生长的研究进展 学生:焦玉红 学号: M 导师:陈 刚

2 目录 一、摘要、关键词 二、引言 三、植物重力敏感细胞的系统演化 四、植物向重性的定义和分类 五、植物向重性机理的研究 六、细胞骨架和植物的向重性 七、微重力对植物向重性的影响 八、展望

3 一、摘要、关键词 摘要:向重性一直以来是植物生理学研究中的热门话题之 一,本文综述了国内外近几年来在植物向重性生长方面 的研究进展。对植物重力敏感细胞的系统演化过程、向 重性的定义与分类、向重性的机理、细胞骨架与向重性 的关系及微重力对其影响等进行了重点介绍。 关键词:向重性;演化;定义; 作用机理;微重力

4 二、引言 向重力性反应是植物适应地球重力场环境的一个重要 生理过程,是植物能够正常生长发育不可缺少的反应机制。 向重性在植物生理学研究中一直受到人们的关注 。成为 空间生命科学中的研究热点。是当代重力生物学领域中研 究重力作用机制的一个热门课题。 下面就植物向重性生长 的一些演化过程、新的定义、 作用机理及其未来发展分别 进行介绍。

5 三、植物重力敏感细胞的系统演化 地球上的植物是适应地球重力进化 而来的。 Merkets 等人认为,病毒和细 菌的生长和繁殖不需要重力,到了真核 生物,才开始受到重力矢量的影响,出 现了第一个形态学或机能上的极化作用 信号,后来产生了有向重反应的真菌, 出现了具有器官极化作用和功能专一的 感受重力细胞,如根冠的平衡细胞.

6 四、植物向重性的定义和分类 植物向重性的定义 在地球上,由于受到重力场的作用,植物总是保 持根向下、茎向上的生长走向,称为植物的向重性 (gravitropism) 。一般认为,植物的向重性反应可分为感 受、转导和反应三个阶段。被重力敏感器官感受的重力 刺激,在生物体内转换成有生物意义的信息,传递到反 应部分,进而触发一连串的生物化学反应,最后产生表 观的生长反应。

7 植物向重性类型植物向重性类型 正向重力性 (positive gravitropism) 负向重力性 (negative gravitropism) 无向重力性 (agravitropism) 横向重力性 (diagravitropism)

8 向重力性定点角 (GSA) 示意 图中的 0º 和 180º 两点间的直线可视作一个轴。植物器官则以该轴为中心生 长和分布。故测定 GSA 时实际上不存在器官的左右之分。 GSA 通常为 0º~180º

9 一般认为,植物向重性反应可分为感受 (perception) 、转导 ( transduction) 和生长反应 ( response) 三个阶段。关于细胞对重力的感受主 要有两种理论:一种理论认为重力作用在细胞 内比较大的细胞器上;另一种理论则认为细胞 内的原生质膜、细胞骨架甚至所有细胞器构成 了一个重力感受的信号网络系统,通过抻拉和 挤压细胞质膜,使细胞感受重力 。 五、植物向重性机理的研究

10 细胞对重力的传导包括 转导和传递两部分。生长 反应是指重力感受部位受 到重力刺激后产生电势差, 引起带负电的生长素分布 发生改变,导致细胞不同 方向生长速度差异,植物 发生向重性弯曲。

11 六、细胞骨架和植物的向重性 植物感受重力与信号传递之间 的精确调控可能是通过不同细胞器 之间的相互作用来实现的,细胞骨 架被认为是与植物向重力性有关的 重要细胞器之一。研究认为细胞骨 架一方面在细胞质中形成网络,受 到沉淀的淀粉体的牵动,另一方面 与质膜上的受体相互作用,激活受 体,启动重力信号传导过程。植物 微管列阵方向与植物生长具有一定 的相关性。

12 七、微重力对植物向重性的影响 Perbal 等人近来研究了在空间微重力条件下生长 的幼苗根的平衡细胞的极性和重力敏感性的关系,发现 在地面观察到的平衡细胞的极性在微重力条件下被搅乱 。福尔克曼 (Volkman) 用轮藻 (Chara) 所作的空间飞行 实验同样认为藻细胞对微重力感受是平衡石与细胞骨架 共同完成的。

13 Ca 2+ 在空间飞行石刁柏根尖细胞中的重新分布 A. 地面对照 Ca 2+ 集中在液泡中 (×4 000 倍 ) B. 飞行细胞中液泡内 Ca 2+ 很少, 呈空心 圆圈状排列 (×3500 倍 ) C. 飞行细胞中液泡内的 Ca 2+ 以线性方式向液泡膜移动 (×3500 倍 ) D. 飞行细胞质中 Ca 2+ 增加 (×40000 倍 )

14 八、展望 尽管近年来植物向重性作为空间生命科学的热点 研究有很大进展,但仍存在许多问题有待进一步探讨。 例如植物是如何感受重力、重力信号在胞内的传导和传 递以及对重力产生生长反应的详细机制,目前并不完全 清楚。植物感受重力的阈值和阈时究竟是多少?植物体 对重力的感受是专门的细胞还是所有的细胞等问题还存 在争议。

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