植物激素与信号转导

少数几种小的信号分子——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯等——协调着植物生长和植物对环境响应的几乎所有方面。

Definition

植物激素（phytohormones）是天然存在的信号分子，在低浓度下具有活性，调节生长和发育；信号转导是细胞感知其存在并将其转化为响应的细胞机制。

Scope

本主题涵盖了植物激素的主要类别、它们的生物合成和运输、它们的受体和信号转导途径，以及它们如何相互作用以控制细胞分裂、伸长、分化、休眠、衰老和环境响应。

Core questions

• 植物激素的主要类别及其特征作用是什么？
• 激素信号在植物细胞内是如何被感知和转导的？
• 激素如何相互作用和交叉对话以控制发育和应激反应？

Key theories

激素对向性生长的控制

生长素在器官内的差异分布驱动细胞的差异伸长，从而产生对光和重力的弯曲响应，以定向植物生长。

受体介导的信号转导

每种激素都由特异性受体感知，这些受体触发信号级联反应，通常通过受调控的蛋白质降解来改变基因表达和生理功能。

Mechanisms

生长素通过流入和流出载体进行定向运输，建立浓度梯度以模式化生长；TIR1/AFB受体感知生长素后，促进Aux/IAA抑制子的降解，从而释放转录因子。其他激素通过不同的受体和级联反应发挥作用——例如，脱落酸与PYR/PYL受体结合抑制蛋白磷酸酶以触发应激反应，而膜受体感知乙烯则调节果实成熟和衰老。基因组范围的插入突变体库等反向遗传学资源在解析这些途径中发挥了核心作用。

Clinical relevance

合成植物生长调节剂和基于激素的处理广泛应用于农业和园艺，用于插条生根、控制坐果和成熟、杂草管理以及作物发育同步化。

History

达尔文关于向光性的实验指出了可传递的生长影响；温特于1926年将这种物质分离为生长素，随后的一个世纪确定了所有激素，并通过模式植物的分子遗传学，确定了它们的受体和信号转导途径。

Key figures

• Frits Went
• Charles Darwin
• Kenneth Thimann

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

生长素在植物中有什么作用？

生长素促进细胞伸长，并以不均匀的方式分布，以驱动向光性和向重力的向性弯曲；它还影响根的起始、维管模式形成和顶端优势。

乙烯对水果为什么重要？

乙烯是一种气体激素，能触发并加速许多水果的成熟，因此在储存和运输中对其进行管理，以控制农产品的成熟时间。