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一種新型植生長調節劑—獨腳金內酯類似物GR24
源葉生物 / 2020-11-27

 

 

一、        什么是獨腳金內酯

獨腳金內酯是一類具有相同碳骨架的化合物的總稱,包括天然的獨腳金醇類化合物和人工合成類似物。獨腳金內酯類似物GR24源葉貨號S31363)是首個人工合成的獨腳金內酯類似物,分子式:C17H14O5,分子量:298.29;

結構如下:

CAS76974-79-3

外觀為白色粉末,溶于甲醇。

二、        獨腳金內酯的來源和合成

天然的獨腳金內酯主要存在于高等植物的根部,已有大量文獻報道了可以從棉花,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構的獨腳金內酯。目前普遍認為,獨腳金內酯來源于植物體內類胡蘿卜素的生物合成途徑,以類胡蘿卜素為前體物經過一系列復雜的酶促反應最終生成了獨腳金內酯。這一復雜合成途徑會受到許多酶和相關基因的調控,如類胡蘿卜素異異構酶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,還有許多文獻研究了以簡單、廉價的原料人工合成獨腳金內酯,獨腳金內酯類似物GR24源葉貨號S31363)屬于其中之一。

三、        獨腳金內酯的生物學功能和機理

獨腳金內酯是一種植物生長調節劑,已被發現的生物學功能主要有一下幾個方面:第一,可誘導寄生植物種子萌發;第二,促進從枝真菌的分支;第三,調控植物側根和側枝的生長發育且可以通過嫁接傳遞信號;第四,對于不同的植物,獨腳金內酯可能有著特有和不同的調控作用。例如,研究人員發現獨腳金內酯類似物GR24(源葉貨號S31363)處理紫花苜蓿(Medicago sativa)和豌豆,可促進苜蓿根瘤、 豌豆根瘤的形成;還有研究報道了獨腳金內酯類似物GR24源葉貨號S31363)可抑制番茄側枝的生長和促進側根的生長,從而降低番茄自身營養物質的消耗,達到增產的目的。

獨腳金內酯對植物生長發育調控的機理,目前還還在不斷的研究中,沒有一個完整系統的說法。中國科學家們,研究了獨腳金內酯調控水稻株型的機制,發現SL誘導了轉錄抑制蛋白D53的泛素化降解過程。D53基因編碼轉錄抑制蛋白, D53作用于TPR并與之形成復合物, 協同抑制信號途徑下游SL效應基因的表達, 從而負調控SL信號轉導。SL通過與候選受體D14結合并借助于泛素連接酶D3,誘導D53泛素化并通過蛋白酶降解。轉錄抑制蛋白D53的降解導致去抑制化, 激活下游SL效應基因的表達, 因而促進分蘗的伸長生長。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, 從而導致d53突變體產生叢矮的表型。

獨腳金內酯是相比較于吲哚乙酸,玉米素,細胞分裂素,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。它的生物學功能和機理都有待于進一步深入的研究。

四、        獨腳金內酯和Tis108(獨腳金內酯合成抑制劑)(源葉貨號S25193)的應用

對于獨腳金內酯的各種生物學功能和機理的研究,最終目的都是應用到實際生產和生活中,從而提供人類的生活水平和質量。例如,對獨腳金內酯在果樹方面的應用,可以通過施用Tis108(獨腳金內酯合成抑制劑)來促進分枝,達到多開花多結果,避免因整枝引起病害并且能節約勞動力。還有通過對獨腳金內酯表達基因的上調或者下調,可有可以有效地改變植株的根部及營養狀況, 有利于培育適宜各種環境脅迫( 如低溫、 干旱、 鹽漬等) 的新品種。通過施加獨腳金內酯,促進從枝真菌的分支,從而促進部分農作物和園藝作用的生長。

 

 

五、        展望

目前對獨角金內酯的研究相對較少,未來需要研究的還很多。獨腳金內酯是一類混合物,不同結構的單體對同一植物的作用效果可能不同,這些結構和功效的關系,還有獨角金內酯與其它植物激素的協同作用機理,以及許多作用機制都是值得進行深入系統的研究??茖W家們對獨腳金內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作物,園藝作物和果樹。

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