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生长素的研究历史及作用 生长素的发现

2023-10-10 01:32

生长素的发现(生长素的研究历史及作用)
生活当中让我们意想不到的事情太多了 。我们只知道身体缺少维生素是不能够长久的生存下去的 。可是我们远远不知道还有生长素这么一说,但是生长素对于身体来讲也没有太大的好处,也没有太大的坏处,那就跟着我的脚步来了解一下什么是生长素 。
理化性质
生长素即吲哚乙酸,分子式为C10H9NO2,是最早发现的促进植物生长的激素 。英文来源于希腊文auxein(生长) 。[2] 吲哚乙酸的纯品为白色结晶,难溶于水 。易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂 。在光下易被氧化而变为玫瑰红色,生理活性也降低 。植物体内的吲哚乙酸有呈自由状态的,也有呈结合(被束缚)状态的 。后者多是酯的或肽的复合物 。植物体内自由态吲哚乙酸的含量很低,每千克鲜重约为1-100微克,因存在部位及组织种类而异,生长旺盛的组织或器官如生长点、花粉中的含量较多 。

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从色氨酸开始,其途径有5个 。植物生长素存在于西葫芦中,存在于某些十字花科植物中,存在于番茄中 。生长素的降解,最明显的是在光下很容易发生光氧化而被破坏 。汤玉玮和J.邦纳于1947年发现植物组织中有些氧化酶能降解吲哚乙酸,称为吲哚乙酸氧化酶 。
研究历史
植物生长素的发现体现了科学研究的基本思路:
A.提出问题,做出假设,设计试验,得出结论;B.试验中体现了设计试验的单一变量原则;达尔文试验的单一变量是尖端的有无,温特试验的单一变量是琼脂是否与胚芽鞘尖端接触过 。
1880年C.R.专家及其子在最后出版的著作《植物运动的本领》中阐明,禾本科的加那利草的胚芽鞘被切去顶端就失去向光性响应能力 。他的解释是:当幼苗从侧面受光时,顶端产生的影响向下传送,造成向光与背光两侧生长速度不同,从而引起向受光一侧的弯曲,因而切去顶端后就不呈现向光性响应 。
1928年F.W.有人用实验证明胚芽鞘尖端有一种促进生长的物质,称之为生长素 。它能扩散到琼胶小方块中,将所得小方块放回到切去顶端的胚芽鞘切面的一侧,可以引起胚芽鞘向另一侧弯曲 。而且弯曲度大致与所含促进生长的物质的量成正比 。这个实验不但证明了促进生长物质的存在,而且创造了著名的测定生长素的“燕麦试法” 。
1933年F.有人从人尿和酵母中分离出吲哚乙酸,它在燕麦试法中能引起胚芽鞘弯曲以后,证明吲哚乙酸即是生长素,普遍存在于各种植物组织之中 。
生理作用
生长素最明显的作用是促进生长,但对茎、芽、根生长的促进作用因浓度而异 。三者的最适浓度是茎>芽>根,大约分别为每升10E-5摩尔、10E-8摩尔、10E-10摩尔 。植物体内吲哚乙酸的运转方向表现明显的极性,主要是由上而下 。植物生长中抑制腋芽生长的顶端优势,与吲哚乙酸的极性运输及分布有密切关系 。生长素还有促进愈伤组织形成和诱导生根的作用 。
生长素的作用是多部位的,主要参与细胞壁的形成和核酸代谢 。用放射性氨基酸饲喂离体组织的实验,证明生长素促进生长的同时也促进蛋白质的生物合成 。生长素促进RNA的生物合成尤为显著,因此增加了RNA/DNA及RNA/蛋白质的比率 。在各种RNA中合成受促进最多的是rRNA 。在对细胞壁的作用上,生长素活化氢离子泵,降低质膜外的pH值,还大大提高细胞壁的弹性和可塑性,从而使细胞壁变松,并提高吸水力 。鉴于生长素影响原生质流动的时间阈值是2分钟,引起胚芽鞘伸长的是15分钟,时间极短,故认为其作用不会是通过影响基因调控,可能是通过影响蛋白质(特别是细胞壁或质膜中的蛋白质)合成中的翻译过程而发生的 。
因为生长素在体内很容易经代谢而被破坏,所以外施时效果短暂 。其类似物生理效果相近而且不易被破坏,故被广泛应用于农业生产(见植物生长调节物质) 。生长素在扩展的幼嫩叶片和顶端分生组织中合成,通过韧皮部的长距离运输,自上而下地向基部积累 。根部也能生产生长素,自下而上运输 。植物体内的生长素是由色氨酸通过一系列中间产物而形成的 。其主要途径是通过吲哚乙醛 。吲哚乙醛可以由色氨酸先氧化脱氨成为吲哚丙酮酸后脱羧而成,也可以由色氨酸先脱羧成为色胺后氧化脱氨而形成 。然后吲哚乙醛再氧化成吲哚乙酸 。另一条可能的合成途径是色氨酸通过吲哚乙腈转变为吲哚乙酸,发现于十字花科植物 。
在植物体内吲哚乙酸可与其它物质结合而失去活性,如与天冬氨酸结合为吲哚乙酰天冬氨酸,与肌醇结合成吲哚乙酸肌醇,与葡萄糖结合成葡萄糖苷,与蛋白质结合成吲哚乙酸-蛋白质络合物等 。结合态吲哚乙酸常可占植物体内吲哚乙酸的50-90%,可能是生长素在植物组织中的一种储藏形式,它们经水解可以产生游离吲哚乙酸 。