植物生理学 5信号转导

第五章 植物细胞信号转导 Signal Transduction2学时

第五章内容提要

植物细胞的信号转导

一、胞间信号的传递二、跨膜信号的转换 三、胞内信号的转导* 四、蛋白质的可逆磷酸化与基因表达的调控 作业14

第五章重点：

植物细胞的信号转导

1、跨膜信号的转换 2、胞内信号的转导 难点：细胞信号转导的分子途径

第五章 植物细胞的信号转导物质、能量、信息，这三个量有组织、有次序的活 动是生命的基础。——贝时璋 生物体内存在两个信息系统： 遗传信息系统：中心法则 环境信息系统：环境信息传递法则 环境信息传递系统对生物体的物质、能量代谢起重 要的调节和协调作用。

第五章 植物细胞的信号转导概念 信号(signal):信息的物质体现形式和物理过程，即 刺激。 信号转导(signal transduction): 细胞偶联各种刺激 信号(内、外源信号)与其相应的生理反应之间的 一系列分子反应机制。 细胞信号转导的分子途径，大致可分为四个阶段：

胞间信号传递→跨膜信号感应、转换→胞内信号转 导→产生特异细胞反应.

生长调节剂 激素 膨压 电信号 多肽

未知发育信号

温度

病原体(真 菌、细菌、 病毒) 壁断片 壁的机械压力 矿质 伤害

糖、氨基酸

转播 放大

光

发散到多个目标 改变离 子流 调节代 谢途径 基因表 达调节 细胞骨 架改变

改变细胞生长和代谢

8.2 各种内部信号影响植物细胞的代谢、生长和发育

细胞信号转 导的典型分 子途径IP3:三磷酸肌 醇；DG:二酰甘 油；PKA:依赖 cAMP的蛋白激酶； PKCa2+:依赖 Ca2+的蛋白激酶； PKC:依赖Ca2+ 与磷脂的蛋白激 酶；PK Ca2+· CaM: 依赖Ca2+· CaM的 蛋白激酶

第五章 植物细胞的信号转导信号转导具有复杂性: 植物的生命活动是复杂的，影响其生命活动的因 素也是复杂的，因此参与传递信号的各因子之间 的关系也是非常复杂的; 信号系统实际是一个信号网络，多种信号分子、 信号途径相互联系，立体交叉，协同作用，实现 生物体中的信号转导过程。

一、胞外刺激信号的传递能引起胞内信号的某些胞间信号和环境刺激，称为 初级信使(primary messenger),或第一信使 (first messenger )。(一)环境刺激：光、温、水、矿质元素、重力、 伤害、病原菌、毒物、气体等。

一、胞外刺激信号的传递(二)胞间信号的传递

环境刺激作用于植物体的不同部位时，会发生胞 间信号的传递。1、化学信号 化学信号(chemical signal): 细胞感受刺激后形成的、并能传递到效应部位引 起生理反应的化学物质。一般认为，植物激素是 植物体主要的胞间化学信号。

(二)胞间信号的传递正化学信号(po

sitive chemical signal) :随着刺 激强度的增加，合成量及向效应位点输出量也随 之增加。如植物受到水分亏缺胁迫时，根系细胞 迅速合成脱落酸(ABA) ,抑制叶片的生长和气孔 的开放。 负化学信号(negative chemical signal) :随着

刺激强度的增加，细胞合成量及向效应位点输出 量随之减少。如在水分胁迫时，根系合成和输出 细胞分裂素(CTK)的量显著减少。

已知的化学信号物质：

植物激素寡聚糖：

1,3-β-D-葡聚糖 寡聚半乳糖醛酸 富含甘露糖的糖蛋白 聚氨基葡萄糖等 如叶片被虫咬伤后，它们可由由受伤叶片释放并 经维管束转移，继而诱导蛋白酶抑制物(PIs)等基 因表达，以阻碍病原菌或害虫进一步侵害。

已知的化学信号物质：一些生长调节物质，如：

壳梭孢菌素 水杨酸

花生四烯酸 茉莉酸、茉莉酸甲酯

多胺类物质 乙酰胆碱等

(二)胞间信号的传递胞间化学信号的传递途径和速度： 韧皮部传递：速度为0.1~1mm/s(最高可达 4mm/s)。如：ABA、JA-Me、寡聚半乳糖、水杨酸 等。 木质部传递：通过集流方式在木质部内传递。如： 土壤干旱时根系迅速合成的ABA。 气腔网络(air-space network)扩散：速度可达 2mm/s,易挥发性化学信号的传递方式，如JA-Me, 涝害或淹水时植株体内产生的乙烯。

(二)胞间信号的传递2、物理信号

物理信号(physical signal):细胞感受到刺激后 产生的能够起传递信息作用的物理因子。如电信 号和水力学信号等。(1)电信号:植物体内长距离传递信息的一种重要 方式，是植物体对外部刺激的最初反应。

动作电波(action potential,AP,又称动作电位): 由不引起伤害的刺激使植物产生的“突起针峰” 状波形的电波。可引起包括基因转录在内的生理 生化变化。

2、物理信号

动作电波

传递途径：短距离传递通过薄壁组织(共质体及质外 体),长距离传递则是通过维管束。传递速度：草本非敏感植物一般为10~20mm/s,敏感 植物可高达200mm/s; 涉及范围常限于节间。

变异电波(VP):由引起植物局部伤害的刺激使植物 产生的“崎岖高原”状波形的电波。(研究较少)

传递途径：一般是导管质外体。 传递速度：5~10mm/s(较慢)。涉及范围可遍及植 物全身。