一、 什么是獨(dú)腳金內(nèi)酯
獨(dú)腳金內(nèi)酯是一類具有相同碳骨架的化合物的總稱,包括天然的獨(dú)腳金醇類化合物和人工合成類似物。獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物GR24(源葉貨號S31363)是首個人工合成的獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物,分子式:C17H14O5,分子量:298.29;
結(jié)構(gòu)如下:
CAS:76974-79-3
外觀為白色粉末,溶于甲醇。
二、 獨(dú)腳金內(nèi)酯的來源和合成
天然的獨(dú)腳金內(nèi)酯主要存在于高等植物的根部,已有大量文獻(xiàn)報(bào)道了可以從棉花,高粱,玉米的根部,以及魚腥草和煙草等植物中分離出不同結(jié)構(gòu)的獨(dú)腳金內(nèi)酯。目前普遍認(rèn)為,獨(dú)腳金內(nèi)酯來源于植物體內(nèi)類胡蘿卜素的生物合成途徑,以類胡蘿卜素為前體物經(jīng)過一系列復(fù)雜的酶促反應(yīng)最終生成了獨(dú)腳金內(nèi)酯。這一復(fù)雜合成途徑會受到許多酶和相關(guān)基因的調(diào)控,如類胡蘿卜素異異構(gòu)酶D27( β -carotenoid isomerase)、類胡蘿卜素裂解雙加氧酶7(carotenoid cleavage dioxygenase 7,CCD7)、和類胡蘿卜素裂解雙加氧酶8(carotenoid cleavage dioxygenase 8,CCD8)。除了天然分離外,還有許多文獻(xiàn)研究了以簡單、廉價的原料人工合成獨(dú)腳金內(nèi)酯,獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物GR24(源葉貨號S31363)屬于其中之一。
三、 獨(dú)腳金內(nèi)酯的生物學(xué)功能和機(jī)理
獨(dú)腳金內(nèi)酯是一種植物生長調(diào)節(jié)劑,已被發(fā)現(xiàn)的生物學(xué)功能主要有一下幾個方面:第一,可誘導(dǎo)寄生植物種子萌發(fā);第二,促進(jìn)從枝真菌的分支;第三,調(diào)控植物側(cè)根和側(cè)枝的生長發(fā)育且可以通過嫁接傳遞信號;第四,對于不同的植物,獨(dú)腳金內(nèi)酯可能有著特有和不同的調(diào)控作用。例如,研究人員發(fā)現(xiàn)獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物GR24(源葉貨號S31363)處理紫花苜蓿(Medicago sativa)和豌豆,可促進(jìn)苜蓿根瘤、 豌豆根瘤的形成;還有研究報(bào)道了獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物GR24(源葉貨號S31363)可抑制番茄側(cè)枝的生長和促進(jìn)側(cè)根的生長,從而降低番茄自身營養(yǎng)物質(zhì)的消耗,達(dá)到增產(chǎn)的目的。
獨(dú)腳金內(nèi)酯對植物生長發(fā)育調(diào)控的機(jī)理,目前還還在不斷的研究中,沒有一個完整系統(tǒng)的說法。中國科學(xué)家們,研究了獨(dú)腳金內(nèi)酯調(diào)控水稻株型的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)SL誘導(dǎo)了轉(zhuǎn)錄抑制蛋白D53的泛素化降解過程。D53基因編碼轉(zhuǎn)錄抑制蛋白, D53作用于TPR并與之形成復(fù)合物, 協(xié)同抑制信號途徑下游SL效應(yīng)基因的表達(dá), 從而負(fù)調(diào)控SL信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。SL通過與候選受體D14結(jié)合并借助于泛素連接酶D3,誘導(dǎo)D53泛素化并通過蛋白酶降解。轉(zhuǎn)錄抑制蛋白D53的降解導(dǎo)致去抑制化, 激活下游SL效應(yīng)基因的表達(dá), 因而促進(jìn)分蘗的伸長生長。在d53顯性突變體中, D53基因的突變使其蛋白不能被降解, 組成型抑制SL信號通路, 從而導(dǎo)致d53突變體產(chǎn)生叢矮的表型。
獨(dú)腳金內(nèi)酯是相比較于吲哚乙酸,玉米素,細(xì)胞分裂素,脫落酸等其他植物激素較新型的植物激素,所以它的各方面的研究都較為淺少。它的生物學(xué)功能和機(jī)理都有待于進(jìn)一步深入的研究。
四、 獨(dú)腳金內(nèi)酯和Tis108(獨(dú)腳金內(nèi)酯合成抑制劑)(源葉貨號S25193)的應(yīng)用
對于獨(dú)腳金內(nèi)酯的各種生物學(xué)功能和機(jī)理的研究,最終目的都是應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)和生活中,從而提供人類的生活水平和質(zhì)量。例如,對獨(dú)腳金內(nèi)酯在果樹方面的應(yīng)用,可以通過施用Tis108(獨(dú)腳金內(nèi)酯合成抑制劑)來促進(jìn)分枝,達(dá)到多開花多結(jié)果,避免因整枝引起病害并且能節(jié)約勞動力。還有通過對獨(dú)腳金內(nèi)酯表達(dá)基因的上調(diào)或者下調(diào),可有可以有效地改變植株的根部及營養(yǎng)狀況, 有利于培育適宜各種環(huán)境脅迫( 如低溫、 干旱、 鹽漬等) 的新品種。通過施加獨(dú)腳金內(nèi)酯,促進(jìn)從枝真菌的分支,從而促進(jìn)部分農(nóng)作物和園藝作用的生長。
五、 展望
目前對獨(dú)角金內(nèi)酯的研究相對較少,未來需要研究的還很多。獨(dú)腳金內(nèi)酯是一類混合物,不同結(jié)構(gòu)的單體對同一植物的作用效果可能不同,這些結(jié)構(gòu)和功效的關(guān)系,還有獨(dú)角金內(nèi)酯與其它植物激素的協(xié)同作用機(jī)理,以及許多作用機(jī)制都是值得進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。科學(xué)家們對獨(dú)腳金內(nèi)酯的各方面不斷的深入研究,將會帶來新的途徑和思路,用于更好的培育和種植農(nóng)作物,園藝作物和果樹。