吲哚乙酸是一种植物生长素,在植物生长和发育中具有重要作用。在某些情况下,吲哚乙酸会被微生物分解,导致植物生长不良。如何抑制吲哚乙酸分解,成为了农业生产中亟待解决的问题。
一、吲哚乙酸分解的原因
吲哚乙酸的分解主要是由微生物引起的。这些微生物在植物体内或土壤中生长繁殖,通过代谢作用分解吲哚乙酸,产生一些有机物质,如乙醇和乙酸等,从而影响植物的生长和发育。一些环境因素,如温度、湿度、光照等,也会影响吲哚乙酸的分解。
二、抑制吲哚乙酸分解的方法
为了抑制吲哚乙酸的分解,可以采取以下措施:
1.选择合适的微生物菌剂
在农业生产中,可以引入一些有益的微生物菌剂,如植物生长促进菌、植物病原菌拮抗菌等,来抑制吲哚乙酸的分解。这些菌剂可以通过竞争代谢物质、产生抑制物质等方式,抑制有害微生物的生长和代谢,从而减少吲哚乙酸的分解。
2.控制环境因素
在农业生产中,可以通过控制环境因素,如温度、湿度、光照等,来抑制吲哚乙酸的分解。例如,在高温、低湿的条件下,有害微生物的生长和代谢能力会受到限制,从而减少吲哚乙酸的分解。
3.使用化学药剂
在一些特殊情况下,可以使用化学药剂来抑制吲哚乙酸的分解。例如,可以使用一些抑菌剂、杀菌剂等,来杀灭有害微生物,从而减少吲哚乙酸的分解。不过,使用化学药剂需要注意控制剂量和使用方法,以免对环境和人体造成危害。
三、拓展问题
问题一:
吲哚乙酸的作用是什么?
吲哚乙酸是一种植物生长素,主要参与植物的生长和发育过程。它可以促进植物细胞的分裂和伸长,增加植物的叶面积和根系发育,提高植物的抗逆性和产量。
问题二:
吲哚乙酸分解的影响有哪些?
吲哚乙酸分解会导致植物生长不良,表现为叶片变黄、萎蔫、凋谢,根系发育不良,影响植物的生长和产量。
问题三:
如何选择合适的微生物菌剂?
选择微生物菌剂时,需要考虑菌种的特性、适应性和稳定性。一般来说,应选择对植物有益的菌种,如植物生长促进菌、植物病原菌拮抗菌等,能够促进植物生长、增加产量,同时具有一定的环境适应性和稳定性。
问题四:
化学药剂对环境和人体的危害有哪些?
化学药剂可能会对环境和人体造成危害,如污染土壤、水源和空气,影响生态平衡和人类健康。在使用化学药剂时,需要注意剂量和使用方法,避免对环境和人体造成危害。
问题五:
如何控制环境因素来抑制吲哚乙酸的分解?
控制环境因素可以通过调节温度、湿度、光照等方式来实现。例如,可以在高温、低湿的条件下种植作物,减少有害微生物的生长和代谢,从而抑制吲哚乙酸的分解。
问答拓展:听说有些植物放一起会相互促进生长,有些却会抑制,真的吗?
、生长素的发现历史生长素(AuXIns)是发现最早、研究最多、在植物体内存在最普遍的一种植物激素。早在1880年达尔文(CHArlesDArWIn)父子进行向光性实验时,首次发现植物幼苗尖端的胚芽鞘在单方向的光照下向光弯曲生长,但如果把尖端切除或用黑罩遮住光线,即使单向照光,幼苗也不会向光弯曲(图6-1)。他们当时因此而推测:当胚芽鞘受到单侧光照射时,在顶端可能产生一种物质传递到下部,引起苗的向光性弯曲。后来,在达尔文试验的启示下,很多学者都相继进行了这方面的研究,并证实了这种物质的存在。其中最成功的是荷兰人温特(F�W�WenT),他在1928年首次成功地将生长素收集在琼脂小块中,证明这种物质同植物的向光性弯曲生长相关(图6-2)。他建立的生长素生物鉴定法——燕麦试验法,至今仍被应用。直到1946年,才从高等植物中首次分离,提取出与生长有关的活性物质,经过鉴定它是一种结构较简单的有机化合物——吲哚乙酸(IndoleACeTICACId,简称IAA),其分子式为C10H9O2N,分子量为175.19。
二、生长素在植物体内的分布与运输
植物体内生长素的含量虽然微少,但分布甚广,植物的根、茎、叶、花、果实、种子及胚芽鞘中均有。但主要集中在胚芽鞘、幼嫩的茎尖、根尖、叶片和未成熟的种子及禾谷类的居间分生组织等生长旺盛的部位,生长缓慢或趋于衰老的组织中图6-3黄化的燕麦幼袭余苗中生长素的分布较少。生长素在胚芽鞘的尖端和根尖中含量最多,一般距顶端越远,含量越少,而根尖中的含量普遍低于胚芽鞘尖端(图6-3)。
生长素主要是在植物茎尖的营养芽和幼嫩的叶片中合成,然后运输到作用部位。生长素在植物体内的传导具有典型的极性运输(PolArTrAnsPorT)特性,即生长素只能从植物体形态学的上端向下端运输,而不能倒转过来运输。以茎尖和胚芽鞘的极性运输最为明显,这可通过实验证明。把含有生长素的琼脂块放在一段胚芽鞘的形态学上端,把另一块不含生长素的琼脂块放在胚芽鞘的形态学下端,经过一段时间,下端的琼脂块中就含有生长素。但若把这一段芽鞘倒过来,其形态学的上端朝下,而下端朝上,作同样的试验,生长素则不能向上运输(图6-4)。
三、生长素的生物合成、分解及其在植物体内的存在状态
(一)生长素的生物合成
色氨酸是植物体内生长素生物合成重要的前体物质,其结构与IAA相似,在高等植物中普遍存迟禅敬在。通过色氨酸合成生长素有两条途径:(1)色氨酸首先氧化脱氨形成吲哚丙酮,再脱羧形成吲哚乙醛;(2)色氨酸先脱羧形成色胺,然后再由色胺氧化脱氨形成吲哚乙酸。吲哚乙醛在相应酶的催化下最终氧化为吲哚乙酸。可见,吲哚乙醛是两种途径的共同中间产物(图6-5)。至于生长素的生物合成究竟走哪条途径,因植物的种类及器官不同而异,大多数研究者认为,第一条途径是高等植物体内生长素生物合成的主要途径。此外在十字花科植物中存在较多的吲哚乙腈,在酶的作用下也可转变成为吲哚乙酸。这些合成生长素的途径的存在,可以保证不同的植物类型以及植物在不同的生育期、不同的环境下维持体内生长素的正常水平。
(二)生长素的分解
生长素和其他物质一样,在植物体内不断合成也不断分解,植株体内天然生长素的含量,实际上是合成反应与降解反应两者动态平衡的结果。生长素的分解有两条途径,即酶氧化与光氧化。广泛存在于植物体内的吲哚乙酸氧化酶和某些过氧化物酶能够将吲哚乙酸氧化分解,酶氧化是IAA的主要降解过程。
IAA氧化酶是含铁的血红蛋白,它需要两个辅助因子,即Mn2+和酚。IAA氧化酶的活性为一些一元酚(如2,4-二氯苯酚、阿魏酸等)加速,受一些二元酚(如:绿原酸、儿茶酚等)的抑制。酚类物质很可能是IAA降解的调节剂。IAA氧化酶的活性与植物器官的生长速率有负相关关系。衰老器官中IAA氧化酶活性比幼嫩器官中高得多,距根尖或茎尖越远,IAA氧化酶活性越高。矮生植物体内IAA氧化酶活性比正常植物高,矮生植物体内的生长素含量减少,从而限制了茎和根的伸长生长,表现出矮生特性。在实践中,常常可通过对胚芽鞘或某些器官中IAA氧化酶、过氧化物酶活性的分析测定,早码慎期预测植物的高度。
(三)生长素在植物体内的存在状态
植物组织中的生长素有两种不同的存在状态:一种是自由型(游离态)生长素,易于提取,具有生理活性;另一种是束缚型(结合态)生长素,即一部分的吲哚乙酸与其他物质结合形成复合物而暂时失去生理活性(又称之为钝化)。如吲哚乙酸与葡萄糖结合为吲哚乙酸葡萄糖甙(葡萄糖甙),与蛋白质结合为吲哚乙酸——蛋白质复合物等,这类生长素常可占植物体中吲哚乙酸总量的50%~90%,它们可能是植物解除过量吲哚乙酸毒性或避免吲哚乙酸(IAA)氧化酶破坏的一种运输及贮藏形式。结合态生长素在种子等贮藏器官中较多,在适当的条件下,它们又能被分解、转化为具有活性的游离生长素而调节生长。如种子胚乳中存在的结合生长素是幼苗生长所需IAA的主要来源,当干种子吸水萌动时,其结合态生长素转化为活性很强的游离态生长素而促进幼苗生长。
四、生长素的生理效应
(一)对植物生长的影响
生长素能促进细胞的纵向伸长,从而对植物或营养器官的伸长生长表现出明显的促进作用,这是其基本的生理效应。
生长素对植物生长的影响随浓度、物种和器官种类及细胞年龄而异,并具有显著的正、负双重效应。在一定条件下它既能促进生长,又能抑制生长;既能促进发芽,又能抑制发芽;既能保花,保果,也能疏花疏果。一般较低浓度促进生长,高浓度则抑制生长,浓度再高甚至会杀死植物。
不同器官对外加生长素不同浓度的反应有很大差异。以根、茎、芽三种不同器官为例,三者的最适浓度为茎>芽>根。根对生长素最敏感,极低浓度即可促进生长(10-10Mol/L左右),在较高浓度下生长受抑制;茎对生长素的敏感程度较差,其促进生长的最适浓度约为10-5Mol/L,达10-3Mol/L以上茎生长才受抑制;芽的反应则介于茎与根之间。促进茎生长的浓度足以抑制根的生长(图6-6)。
(二)促进细胞分裂与分化
生长素除对伸长生长具有明显的促进效应外,对细胞分裂与分化及形态建成也有一定的作用。如用一定浓度的生长素处理一些植物枝条切段基部,则可刺激该部位的细胞分裂,诱导根原基的发生,促进生根,这是其他激素所不能代替的。常常又将生长素称之为“成根激素”。生长素还能引起顶端优势,促进某些植物开花,控制性别分化,促进单性结实产生无籽果实,诱导植物的向性生长等,这些将在本书有关章节中详述。
问答拓展:芽能产生生长素促进生长对吗?还是.芽能产生生长素促进生根对?
生长素一般是在植物的顶端产生的,例如胚芽鞘等。至于芽,不是绝对的,其实,要判断促进或者抑制,主要是看生长素的浓度。但是生长素的浓度巧虚并不是绝对的,因为植物不同部位对生长素的敏感度不同。
但大都遵循高抑低促。
敏感性的大卜宽拍小:根大于芽大于茎。
所以对茎有抑制作用的生长素浓度对根不一定有抑制作用。型羡但对根有抑制作用的对芽一定有抑制作用。
问答拓展:吲哚乙酸对黄瓜的作用以及使用技术和注意事项有哪些?
(1)功能与用途:提高种子发芽率,促进生根和茎叶生长,增产。
(2)作用原理:吲哚乙酸属吲哚类化合物。经由植物的叶、茎、根吸收,然后传导到起作用的部位,产生多种生理作用。如促进细胞分裂、伸长、扩大,诱导组织分化,促进RNA合成,提高膜透性,促使细胞壁松弛,加快原生质的流动。低浓度时与赤霉素、激动素协同促进植物生长发育,高浓度时则诱导植物内源乙烯的生成,抑制生长、促进成熟衰老,甚至使植物死亡。
(3)主要产品:0.11%吲哚乙酸水剂。
(4)关键使用技术①施药时期:黄瓜播种前浸种或黄瓜营养生长期和开花初期对水喷雾。
②施药剂量:浸种处理:每千克种子用0.11%吲哚乙酸水剂0.75~1毫升;茎叶喷雾:用0.11%吲哚乙酸水剂6~12毫升/公顷。
③施药方法:浸种或对水均匀茎叶喷雾处理。
(5)注意事项①吲哚乙酸具有低浓度促进生长、高浓度抑制生长的特点,盲目增加用量时,轻者黄瓜减产、畸形,重者导致黄瓜植株死亡。不可随意增加喷郑如药浓度。
②保护地栽培黄瓜应氏或选择棚内温度较低的早晨和傍晚施药,避免中午温度高时喷施,以免发生药害。
③施药后降雨会影响药效,应保证施药后24小时无雨,否则应补喷。
④吲哚乙酸见光分解加快,产品必须用黑色包装物保存于阴凉干燥处。
⑤碱性药物降低吲哚乙酸歼丛伍活性,混配及存放时应注意。
⑥吲哚乙酸常与赤霉酸、芸苔素内酯混配成制剂,使用前应详细阅读使用说明。
⑦使用本品两次间隔时间1周以上。
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