一、 什么是獨腳金內(nèi)酯
獨腳金內(nèi)酯是一類具有相同碳骨架的化合物的總稱,包括天然的獨腳金醇類化合物和人工合成類似物。獨腳金內(nèi)酯類似物GR24(源葉貨號S31363)是首個人工合成的獨腳金內(nèi)酯類似物,分子式:C17H14O5,分子量:298.29;
結構如下:
CAS:76974-79-3
外觀為白色粉末,溶于甲醇。
二、 獨腳金內(nèi)酯的來源和合成
天然的獨腳金內(nèi)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(nèi)酯。目前普遍認為,獨腳金內(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)過一系列復雜的酶促反應最終生成了獨腳金內(nèi)酯。這一復雜合成途徑會受到許多酶和相關基因的調(diào)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(nèi)酯,獨腳金內(nèi)酯類似物GR24(源葉貨號S31363)屬于其中之一。
三、 獨腳金內(nèi)酯的生物學功能和機理
獨腳金內(nèi)酯是一種植物生長調(diào)節(jié)劑,已被發(fā)現(xiàn)的生物學功能主要有一下幾個方面:第一,可誘導寄生植物種子萌發(fā);第二,促進從枝真菌的分支;第三,調(diào)控植物側根和側枝的生長發(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,可促進苜蓿根瘤、 豌豆根瘤的形成;還有研究報道了獨腳金內(nèi)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(yǎng)物質(zhì)的消耗,達到增產(chǎn)的目的。
獨腳金內(nèi)酯對植物生長發(fā)育調(diào)控的機理,目前還還在不斷的研究中,沒有一個完整系統(tǒng)的說法。中國科學家們,研究了獨腳金內(nèi)酯調(diào)控水稻株型的機制,發(fā)現(xiàn)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(xié)同抑制信號途徑下游SL效應基因的表達, 從而負調(diào)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(chǎn)生叢矮的表型。
獨腳金內(nèi)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(nèi)酯和Tis108(獨腳金內(nèi)酯合成抑制劑)(源葉貨號S25193)的應用
對于獨腳金內(nèi)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(chǎn)和生活中,從而提供人類的生活水平和質(zhì)量。例如,對獨腳金內(nèi)酯在果樹方面的應用,可以通過施用Tis108(獨腳金內(nèi)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(jié)約勞動力。還有通過對獨腳金內(nèi)酯表達基因的上調(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。通過施加獨腳金內(nèi)酯,促進從枝真菌的分支,從而促進部分農(nóng)作物和園藝作用的生長。
五、 展望
目前對獨角金內(nèi)酯的研究相對較少,未來需要研究的還很多。獨腳金內(nèi)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(nèi)酯與其它植物激素的協(xié)同作用機理,以及許多作用機制都是值得進行深入系統(tǒng)的研究??茖W家們對獨腳金內(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。