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Gibberellins. 生科四 施彥廷. GA 的發現. 在 1950s ,英、美科學家的研究使得 GA 為世人所知。 但在這之前,日本科學家便因為水稻因感染 fungus 而導致 foolish seedling 或 bakanae disease 。. 1930s ,日本科學家從兩種蕈當中,純化並結晶出兩種促進生長物質,分別命名為 gibberellin A 和 gibberellin B 。

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Gibberellins

生科四

施彥廷


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GA 的發現

  • 在1950s,英、美科學家的研究使得GA為世人所知。

  • 但在這之前,日本科學家便因為水稻因感染fungus而導致 foolish seedling 或 bakanae disease。


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  • 1930s,日本科學家從兩種蕈當中,純化並結晶出兩種促進生長物質,分別命名為gibberellin A 和 gibberellin B。

  • 大約在同一時期,東京大學也發現了gibberrllinA1、 gibberrllinA2 以及 gibberrllinA3(gibberrllin acid)。


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  • 1950s,美國與英國科學家分別自高等植物中萃取出gibberellin A。

  • 他們由矮性的玉米(dwarf maize)和矮性的豌豆(dwarf peas)當中發現他們缺乏 gibberellin A1。


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  • 目前已發現的GA,已經有上百種相關的結構,其命名方式為gibberellin AX (或GAX ),X為數字,其決定於發現的順序。


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GA 對生長和發育的影響

1.GA1可以促進細胞分裂和細胞生長,從而促進莖的延長,但是只對矮性植物有影響。


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2.一般植物在未達成熟前不會開花,GA可以促進植物個體花的生成,也就是讓植物個體由幼年期提早達到成熟期或是生殖期。


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3.促進植物結果數量(因能增加結穗)以及促進果實的發育大小。


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4.促使種子的萌芽,打破種子休眠,可以用來處理因日照的長短(長日植物在短日下開花),以及需要低溫處理才會發芽的種子。


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5.可以用來促進花的生成,單子葉植物經GA處理,會增加雌花;雙子葉植物則是會增加雄花。


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一些有關GA常見的應用

1.促進結果

2.大麥製造麥芽糖

3.增加甘蔗的產量

4.促進植物的繁殖

5.GA的合成抑制物


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GA的合成途徑


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  • GA 13-oxidase 於C-13添加氫氧基

  • GA 20-oxidase 氧化C-20

  • GA 3-oxidase 於C-3添加氫氧基

  • GA 2-oxidase 於C-2添加氫氧基


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GA抑制劑(生長阻礙劑)

用以抑制GAs的合成,主要分為3大類

1.Onium類化合物

2.含氮的異環化合物

3.Cyclohexanetrione類化合物


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植物的高度與內含GA1的關係


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GA在頂端組織合成

  • Elliot et al.在2001年以GA 20-oxidase 的酵素基因表現量測出位於一株植物在頂芽、年輕葉片中測得含有最多的GA酵素基因表現量,所以認定GA在頂端升成。

  • 此外,根尖亦是GA的生產處。


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環境對於GA的影響

1.光線對GA1的影響

光線會促進GA3ox基因的transcription,關係到GA20轉換為GA1;一天不到4小時的光照,則可促進GA2ox基因transcription,從而消耗GA1 ,故光週期可以調節GA1的量。


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2.溫度的影響

有些種子需要經過低溫才會發芽,這是因為ent-kaurenoic在低溫時會累積,直到天氣回暖,才轉變為GA9,這會促使植物發芽或開花。


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3.Auxin促進GA的合成


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GA的生長模式

  • GA可以使細胞延長並促使細胞分裂

  • GA促進細胞壁延長並非是將細胞壁酸化,而是使用XET


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種子發芽合成α-amylase


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  • 由於糊粉層細胞是大麥形成α-amylase的主要部位,因此相關的研究都是以分離的糊粉曾來進行,優點如下:

    1.糊粉層僅有一類的細胞

    2.只有GAs可以使其產生α-amylase

    3.糊粉層細胞不會分裂

    4.由此分離之原生質體對GAs有反應

    5.容易由糊粉層分離出核


Ga amylase mrna l.jpg

GA可以提高α-amylase mRNA的轉錄效率

  • GA3會藉由抑制轉錄和轉譯的抑制子,促使α-amylase 的合成。

  • 經放射性同位素標定,可以確定α-amylase為胺基酸新合成而成,並非原本便存在的酵素。


Ga myb amylase gene l.jpg

GA-MYB 轉錄因子調控α-amylase Gene的表現


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