植物激素是植物體內合成的對植物生長發育有顯著作用的幾類微量有機物質。也被成為植物天然激素或植物內源激素。它們在植物體內部分器官合成后轉移到其它植物器官,能影響生長和分化。在個體發育中,不論是種子發芽、營養生長、繁殖器官形成以至整個成熟過程,主要由激素控制。在種子休眠時,代謝活動大大降低,也是由激素控制的。

最早發現的激素是吲哚乙酸(IAA),這是一種生長素,它是研究最多的一種激素。吲哚乙酸在植物體內普遍存在,是生理活性最強的生長素。

赤霉素(GA)屬于雙萜化合物。其中GA3被發現得最早、研究得最廣泛。

細胞分裂素(CTK)是一類腺嘌呤衍生物。其中玉米素是從高等植物中分離得到的第一種天然細胞分裂素。

以上三種激素主要促進植物生長,而脫落酸乙烯主要抑制植物生長。

脫落酸(ABA)是一種倍半萜衍生物。

乙烯是化學結構十分簡單的不飽和烴。

在五大激素之外,油菜素被認為是第6類激素。這是一類以甾醇為骨架的植物內源甾體生理活性物質,又稱蕓薹素。

植物激素的作用機理是這樣的。植物體內的激素與細胞內某種稱為激素受體蛋白質結合后即表現出調節代謝的功能。激素受體與激素有很強的專一性和親和力。有些受體存在與質膜上,與吲哚乙酸結合后改變質膜上質子泵活力,影響膜透性。有些受體存在與細胞質細胞核中,與激素結合后影響DNA、RNAH和蛋白質的合成,并對特殊酶的合成起調控作用。

激素間存在各種相互作用。一是增效作用。例如GA3與IAA共同使用可強烈促進形成層的細胞分裂。對某些蘋果品種,只有同時使用才能誘導無籽果實形成。

二是促進作用。外源GA3能促進內源生長素的合成,因為施用的GA3可抑制組織內IAA氧化酶過氧化物酶的活性,從而延緩IAA的分解。高濃度的外源生長素促進乙烯的生成。

三是配合作用。例如生長素可促進根原基的形成,細胞分裂素可誘導芽的產生。進行植物細胞組織培養時,培養基中必須有配合適當比例的生長素和細胞分裂素才能表現出細胞的全能性,即長根又長芽,成為完整植株。

四是拮抗作用。例如植物頂端產生的生長素向下運輸能控制側芽的萌發生長,表現頂端優勢,如將細胞分裂素外施與側芽,可以克服生長素的控制,促進側芽萌發生長。又例如GA3誘導大麥籽粒糊粉層中α-淀粉酶生成作用可被ABA抑制。反之,ABA對馬鈴薯芽的萌發抑制作用可被GA3抵消。外源乙烯促進組織內IAA氧化酶的產生,從而加速IAA的分解,是植物體內IAA水平降低。

人工合成的具有生理活性、類似植物激素的化合物稱為植物生長調節劑,或植物外源激素。它們少量施加即可有效地控制植物的生長發育,增加農作物產量,在農業園藝上得到廣泛應用。這些植物生長調節劑有以下幾類。

1. 生長促進劑。為人工合成的類似生長素、赤霉素、細胞分裂素類物質。能促進細胞分裂和伸長,新器官的分化和形成,防止果實脫落。它們包括:2,4-D、吲哚乙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、2,4,5-T、2,4,5-TP、胺甲萘(西維因)、增產靈、GA3赤霉素、激動素、6-BA、PBA、玉米素等。

2. 生長延緩劑。為抑制莖頂端下部區域的細胞分裂和伸長生長,使生長速率減慢的化合物。導致植物體節間縮短,誘導矮化、促進開花,但對葉子大小、葉片數目、節的數目和頂端優勢相對沒有影響。生長延緩劑主要起阻止赤霉素生物合成的作用。這些物質包括:矮壯素(CCC)、B9(比久)、阿莫-1618、氯化膦-D(福斯方-D)、助壯素(調節安)等。

3. 生長抑制劑。與生長延緩劑不同,主要抑制頂端分生組織中的細胞分裂,造成頂端優勢喪失,使側枝增加,葉片縮小。它不能被赤霉素所逆轉。這類物質有:MH(抑芽丹)、二凱古拉酸、TIBA(三碘苯甲酸)、氯甲丹(整形素)、增甘膦等。

4. 乙烯釋放劑。人工合成的釋放乙烯的化合物,可催促果實成熟。乙烯利是最為廣泛應用的一種。乙烯利在pH值為4以下是穩定的,當植物體內pH值達5~6時,它慢慢降解,釋放出乙烯氣體。

5. 脫葉劑。脫葉劑可引起乙烯的釋放,使葉片衰老脫落。其主要物質有三丁三硫代丁酸酯、氰氨鈣、草多索、氨基三唑等。脫葉劑常為除草劑。

6. 干燥劑。干燥劑通過受損的細胞壁使水分急劇喪失,促成細胞死亡。它在本質上是接觸型除草劑。主要有百草枯、殺草丹、草多索、五氯苯酚等。