油菜素内酯
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油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质研究进展油菜素内酯(Brassinosteroids, BRs)是一类重要的植物类固醇激素,调控着植物的生长发育和耐逆能力。
近年来,众多的研究表明,油菜素内酯在保障植物的产量和品质上有着重要的作用。
本文就油菜素内酯在调控植物生长、发育和产量品质方面的研究进展进行综述。
一、油菜素内酯的生物合成与信号转导途径油菜素内酯是一种具有18碳的五大环结构化合物,胆固醇是合成油菜素内酯物质的前体。
油菜素内酯是由多个酵母菌醇羟化酶和氧化脱氢酶酶系合成的,同时还与植物生长调节素(GA)、赤霉素(GA)、细胞分裂素等其他激素息息相关。
油菜素内酯信号转导通路是由BR受体激活后,激活BRASSINAZOLE-RESISTANT 1(BZR1)和BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE 2(BIN2)等转录因子的信号转导过程。
BZR1是BR的核转录因子家族成员之一,可以通过调控基因表达水平来调整植物的生长与发育。
1. 油菜素内酯对植物生长的调控油菜素内酯可以促进植物幼苗的生长,促进叶片的展开,促进植物的生长延伸,使植物叶面积的扩大,素描面积增加,叶绿素的含量增加。
此外,油菜素内酯也可以增加细胞的壁材质,促进植物的外部及内部结构的发生与变化,从而促进植物体积的增大。
油菜素内酯对植物生殖器官的发育也有显著的调控作用。
油菜素内酯可以促进花粉管的伸长,加快花粉对子房的结合,从而提高果实的质量和数量;油菜素内酯还可以调节根系生长,增加植物的根系分诊,并为植物提供更多的水分与养分,从而达到增强植物抗逆能力和提高植物生长发育的目的。
油菜素内酯在提高植物产量和品质方面也有着重要的作用。
研究表明,油菜素内酯在调节植物生长初期和中期,能够协同地调节植物的生长,增加植物的产量和品质。
在作物中,油菜素内酯可以通过促进种子的萌发、花粉活性的提高、增加叶片面积、控制叶片落脚点等途径来提高作物的产量和品质。
油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质研究进展
油菜素内酯(BRs)是一类植物内源生长素内酯,对植物的生长发育及产量品质有重要影响。
本文综述了近年来有关BRs调控作物生长发育与产量品质的研究进展。
BRs具有调节植物生长发育和对逆境胁迫的响应的重要作用。
通过反式细胞质转运过程,BRs能够促进植物的细胞伸长和分裂。
此外,BRs还可以调节植物根系发育和植物的光合作用。
最近的研究还发现,BRs在植物的寿命和老化过程中也起着重要作用。
BRs在作物生产中的应用具有重要的价值。
BRs能够促进作物生长,增加氮素的吸收和利用,提高根系的生长和光合活性,从而提高作物的产量和品质。
研究表明,BRs的使用可以提高农作物的耐受性和抗逆性,改善作物的免疫功能。
通过基因工程技术和代谢工程技术,可以调节BRs的代谢和信号转导途径,从而调控植物的生长发育和产量品质。
例如,研究人员通过转基因技术将BRs合成途径的基因导入水稻中,增加了水稻的产量和氮素吸收能力。
此外,代谢工程技术可以通过调节BRs的代谢途径,从而优化农作物的产量和品质。
总之,BRs是一种重要的植物内源物质,对作物的生长发育和品质具有重要的影响。
通过基因工程技术和代谢工程技术,可以进一步研究BRs的调控作用,从而提高作物的产量和品质,为农业生产做出贡献。
油菜素内酯合成油菜素内酯合成一、背景介绍油菜素内酯是一种重要的植物生长调节剂,广泛应用于农业生产和园艺中。
它能够调控植物的生长和发育,提高植物的抗逆性、抗病性和产量。
因此,油菜素内酯的合成研究备受关注。
二、合成方法目前,油菜素内酯的合成主要有以下两种方法。
1. 草酸酯法草酸酯法是一种常用的合成油菜素内酯的方法。
首先,将草酸与醇加热反应,生成相应的酯类化合物。
然后,通过氧化还原反应,将酯类化合物转化为油菜素内酯。
2. 偶氮法偶氮法是另一种常见的合成油菜素内酯的方法。
该方法利用偶氮化合物的还原性,将它们与酮类化合物发生偶联反应,生成相应的油菜素酮。
最后,通过还原反应,将油菜素酮转化为油菜素内酯。
三、合成过程油菜素内酯的合成过程复杂而严谨。
在草酸酯法中,需要控制反应温度和反应时间,使得酯类化合物转化为稳定的中间体。
在偶氮法中,除了控制反应条件,还需要选择合适的催化剂和溶剂,以提高反应效率和产物纯度。
四、合成优化为了提高油菜素内酯的合成效率和产物质量,研究人员不断进行合成优化工作。
他们通过调节反应条件、改变催化剂和溶剂,优化反应步骤和反应时间,从而提高合成的效率和产物的纯度。
五、应用展望油菜素内酯作为一种重要的植物生长调节剂,具有广阔的应用前景。
它不仅可以用于农业生产和园艺中,还可以在重点农作物的育种和耐旱、抗病等方面发挥重要作用。
随着合成技术的不断完善,油菜素内酯的合成成本将进一步降低,推动其在农业领域的广泛应用。
六、结语油菜素内酯的合成研究是植物生长调节剂领域的重要课题之一。
通过不断的研究和改进,我们可以进一步提高合成效率和产物的质量,为农业生产和园艺带来更多的福利。
油菜素内酯合成的研究不仅在学术上具有重要意义,也有着广阔的应用前景,值得我们付出更多的努力和探索。
油菜素内酯概况油菜素内酯(Brassinolide, BL)是20世纪70年代从自然界分离鉴定的一系列超微量内源性植物生长调节剂中的活性最强者,其广谱、高效、安全,生物活性和生理功能与其它已发现的五类植物生长调节剂完全不同。
油菜素内酯是植物生长发育所必需的基本调节物质,普遍存在于植物体中,调控着各种植物的生长发育过程。
1油菜素内酯的发现历程1.1油菜素内酯的发现早在1968年,日本名古屋大学的Marumo (丸茂晋吾)等从400kg蚊母树Distylium racemosum Sieb et Zucc)叶片中分离提取到751ug蚊母素A1和 236ug 蚊母素B,经稻叶倾斜法测试,其生物活性明显高于生长素。
但在《农业生物化学》(Agri. Biol. Chem)上发表后,并未引起注意,后来查明这种物质是油菜素内酯类物质。
一般认为油菜素内酯的研究始于197O年美国马利兰州贝尔茨维尔(Beltsville )美国农业部(USDA )农业研究中心农学家 J.W.Mitchell和他的助手发现的。
Mitchell领导下的四人小组,自1970年开始花粉激素的研究。
他们筛选了约60种花粉,发现其中半数可促进菜豆幼苗的生长。
其中以油菜和赤杨的花粉的作用为最强。
这两种花粉的提取物有一个共同的特点:用高浓度处理豆苗时,由于生长过快,使第二节间茎裂,然后又重新长在一起。
因此,可用菜豆幼苗的第二节间的伸长试验来进行活性测定。
1.2油菜素内酯的分离纯化Mitchell等用乙醚萃取油菜花粉的活性物质。
萃取物经薄板层析,以苯- 甲醇-乙酸(45 : 8 : 4)为展开剂,发现在Rf0.35-0.45处有活性,取下此活性部分,用无水乙醇萃取数次,再用乙醚提取,风干后的物质,在当时(1970年) 被命名为油菜素(Brassins)。
经核磁共振谱(NMR)分析,显示有脂肪酸酯的特征信号,表明它们具有甘油酯型的结构。
从1970-1972年他们连续发表了四篇论文。
油菜素内酯概况油菜素内酯(Brassinolide,BL)是20世纪70年代从自然界分离鉴定的一系列超微量内源性植物生长调节剂中的活性最强者,其广谱、高效、安全,生物活性和生理功能与其它已发现的五类植物生长调节剂完全不同。
油菜素内酯是植物生长发育所必需的基本调节物质,普遍存在于植物体中,调控着各种植物的生长发育过程。
1油菜素内酯的发现历程1.1 油菜素内酯的发现早在1968年,日本名古屋大学的Marumo(丸茂晋吾)等从400kg蚊母树(Distylium racemosum Sieb et Zucc)叶片中分离提取到751ug蚊母素A1和236ug蚊母素B,经稻叶倾斜法测试,其生物活性明显高于生长素。
但在《农业生物化学》(Agri. Biol. Chem)上发表后,并未引起注意,后来查明这种物质是油菜素内酯类物质。
一般认为油菜素内酯的研究始于197O年美国马利兰州贝尔茨维尔(Beltsville)美国农业部(USDA)农业研究中心农学家J.W.Mitchell和他的助手发现的。
Mitchell领导下的四人小组,自1970年开始花粉激素的研究。
他们筛选了约60种花粉,发现其中半数可促进菜豆幼苗的生长。
其中以油菜和赤杨的花粉的作用为最强。
这两种花粉的提取物有一个共同的特点:用高浓度处理豆苗时,由于生长过快,使第二节间茎裂,然后又重新长在一起。
因此,可用菜豆幼苗的第二节间的伸长试验来进行活性测定。
1.2油菜素内酯的分离纯化Mitchell等用乙醚萃取油菜花粉的活性物质。
萃取物经薄板层析,以苯-甲醇-乙酸(45∶8∶4)为展开剂,发现在Rf0.35~0.45处有活性,取下此活性部分,用无水乙醇萃取数次,再用乙醚提取,风干后的物质,在当时(1970年)被命名为油菜素(Brassins)。
经核磁共振谱(NMR)分析,显示有脂肪酸酯的特征信号,表明它们具有甘油酯型的结构。
从1970~1972年他们连续发表了四篇论文。
油菜素内酯合成基因油菜素内酯(BL)是一种重要的植物激素,对植物生长发育具有显著的促进作用。
近年来,科研人员对油菜素内酯的合成基因及其调控机制进行了深入研究,旨在揭示其在植物生长发育过程中的作用原理,为提高作物产量和品质提供理论依据。
一、油菜素内酯的合成基因油菜素内酯的合成基因主要包括甾醇合成酶基因(CYP720家族)、油菜素内酯合成酶基因(KS和OS)等。
这些基因在植物体内编码酶类,负责油菜素内酯的生物合成。
1. CYP720家族:CYP720家族是一类细胞色素P450酶,参与甾醇类物质的合成。
在油菜素内酯合成过程中,CYP720家族成员CYP720B1和CYP720C1酶分别负责胆固醇和油菜素内酯的前体物质的转化。
2. KS和OS:KS(Karrikinase)和OS(Oryzaster)是油菜素内酯合成过程中的关键酶。
KS基因编码的KS酶能够将油菜素内酯的前体物质转化为油菜素内酯,而OS酶则负责将油菜素内酯转化为其他甾醇类物质。
二、油菜素内酯合成基因的调控机制油菜素内酯合成基因的表达受到多种因素的调控,包括转录因子、激素信号途径和环境因素等。
1.转录因子:转录因子通过与油菜素内酯合成基因的启动子区域结合,调控基因的表达。
例如,拟南芥中的bZIP转录因子家族成员AtBP1和AtBP2可以促进KS和OS基因的表达,从而提高油菜素内酯的合成。
2.激素信号途径:植物激素,如生长素、赤霉素、细胞分裂素等,对油菜素内酯合成基因的表达具有调控作用。
例如,生长素可以通过激活MAPK信号途径,促进KS和OS基因的表达。
3.环境因素:环境因素,如光照、温度、湿度等,对油菜素内酯合成基因的表达也具有影响。
例如,光照可以促进CYP720家族基因的表达,从而提高油菜素内酯的合成。
三、油菜素内酯合成基因在农业生产中的应用油菜素内酯在农业生产中具有广泛的应用前景,通过调控油菜素内酯合成基因,可以提高作物的产量和品质。
1.促进植物生长:油菜素内酯具有促进植物生长的作用,可以用于培育壮苗、提高作物产量等。
油菜素内酯分子式一、简介油菜素内酯是一种重要的植物化合物,其分子式为C15H20O4。
它属于内酯类化合物,含有一个具有稳定结构的内酯环。
油菜素内酯在植物生长和发育过程中起着重要的调控作用,对植物的生长、开花、果实发育等环节起着重要作用。
本文将深入探讨油菜素内酯的结构、生物合成途径、生理功能以及应用前景等方面的内容。
二、结构油菜素内酯的分子式为C15H20O4,结构中含有一个内酯环和一个萜烯醇侧链。
内酯环由三个碳原子和三个氧原子组成,碳原子之间通过酯键连接。
萜烯醇侧链则与内酯环中的一个碳原子通过醚键相连。
油菜素内酯的结构稳定,使其在植物体内具有较长的持续时间和活性。
三、生物合成油菜素内酯的生物合成主要经过以下几个步骤:1. 活性氧化物的合成油菜素内酯的合成始于植物体内甲基丙二酸的活性氧化物的合成。
该活性氧化物是通过植物体内的一系列酶催化作用形成的。
2. 环合反应活性氧化物在酶的作用下经过环合反应生成内酯结构。
环合反应是在酶催化下特定的化学反应,使得活性氧化物的碳原子与氧原子形成酯键,从而形成内酯环。
3. 萜烯醇侧链的连接内酯环的形成后,植物体内的酶催化作用将萜烯醇侧链连接到内酯环中的一个碳原子上。
这个过程通过醚键的形成实现。
4. 各环节的调控油菜素内酯的生物合成过程中,各个环节均受到植物体内调控因子的影响。
这些调控因子包括激素、温度、光照等,它们能够影响酶的活性和基因的表达,进而调控油菜素内酯的生物合成过程。
四、生理功能油菜素内酯在植物体内发挥着多种重要的生理功能。
1. 生长调节油菜素内酯参与了植物的生长调节过程。
它能够促进植物的茎长和侧枝的伸展,调节植物的高度和形态。
2. 开花调控油菜素内酯是开花调控的关键物质之一。
它能够促使植物在适宜的生长条件下开花,控制植物的花期。
3. 果实发育油菜素内酯对植物的果实发育也起到重要的调控作用。
通过调控果实的大小和品质,它能够影响植物的繁殖和营养存储。
4. 倒伏抗性油菜素内酯还参与了植物的倒伏抗性调节。
第1篇一、实验目的本研究旨在探究油菜素内酯(Brassinosteroids,BRs)对植物生长的影响,通过设置不同浓度的油菜素内酯处理,观察植物的生长状况,分析油菜素内酯对植物株高、叶面积、生物量等指标的影响,为进一步研究油菜素内酯在植物生长发育中的作用提供实验依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料(1)植物:选用生长状况良好、株高一致的芹菜幼苗作为实验材料。
(2)试剂:油菜素内酯(纯度≥95%)、蒸馏水、甲醇、乙醚等。
2. 实验方法(1)实验分组:将芹菜幼苗随机分为5组,每组30株,分别标记为A、B、C、D、E组。
(2)处理方法:A组:不作任何处理,作为对照组。
B组:用蒸馏水处理。
C组:用0.1mg/L的油菜素内酯处理。
D组:用0.5mg/L的油菜素内酯处理。
E组:用1.0mg/L的油菜素内酯处理。
(3)实验周期:处理时间为7天,每天观察并记录植物的生长状况。
(4)指标测定:①株高:在实验开始和结束时,用尺子测量芹菜的株高。
②叶面积:在实验开始和结束时,用叶面积仪测定芹菜的叶面积。
③生物量:在实验结束时,将芹菜的地上部分和地下部分分开,烘干后称重。
三、实验结果与分析1. 株高变化实验结果表明,与对照组相比,不同浓度的油菜素内酯处理组在实验结束时株高均有所增加,且随着油菜素内酯浓度的增加,株高增加幅度逐渐增大。
其中,1.0mg/L油菜素内酯处理组的株高最高,与对照组相比,增加幅度最大。
2. 叶面积变化实验结果显示,与对照组相比,不同浓度的油菜素内酯处理组在实验结束时叶面积均有所增加,且随着油菜素内酯浓度的增加,叶面积增加幅度逐渐增大。
其中,1.0mg/L油菜素内酯处理组的叶面积最大,与对照组相比,增加幅度最大。
3. 生物量变化实验结果表明,与对照组相比,不同浓度的油菜素内酯处理组在实验结束时生物量均有所增加,且随着油菜素内酯浓度的增加,生物量增加幅度逐渐增大。
其中,1.0mg/L油菜素内酯处理组的生物量最大,与对照组相比,增加幅度最大。
油菜素内酯对植物生长发育的影响植物生长发育是植物学中的一个重要研究方向,由于它与生产、生态和环境保护等领域具有重要作用,因此备受关注。
油菜素内酯是一种植物生长素,它对植物生长发育具有重要影响。
本文将从油菜素内酯的基础知识、作用机制、生理效应和应用前景等方面分析油菜素内酯对植物生长发育的影响。
一、油菜素内酯的基础知识油菜素内酯是一种植物酮体内激素,它起着与角质素类似但不同的作用。
它包括3种活性物质:调节素(TA)、油菜素(BL)和侧枝提高素(BR)等。
BL是油菜素内酯中最为活跃的成分。
BL在植物分子生物学、生理学、遗传学和分子育种等领域中得到广泛关注。
二、油菜素内酯的作用机制油菜素内酯的作用机制很复杂,主要包括调节细胞生长和分化、促进植物叶片开展和增大、促进植株的生长和促进植物适应环境等方面。
具体而言,油菜素内酯通过调节植物根、茎、叶、花和果实的生长分化、控制植物器官的大小和形态、促进植物叶片的开展和增大、促进植株的生长和促进植物适应环境。
三、油菜素内酯的生理效应油菜素内酯的生理效应主要表现在促进植物的生长发育和改善植物逆境抵御能力两个方面。
具体而言,油菜素内酯可以促进植物茎和叶片的生长、增加叶绿素含量和光合速率、增强植物吸收营养的能力、提高植物逆境抗性和提高植物的产量。
四、油菜素内酯的应用前景油菜素内酯的研究为农业生产和生态环境保护提供了重要助力。
油菜素内酯促进植物生长发育和提高植物逆境抗性的效果为种子品质和产量提高提供了理论和实践依据。
因为油菜素内酯的作用机制和生理效应在植物生长发育领域中得到广泛承认,目前已经被广泛应用于相关领域。
例如,它可以用于植物育种、植物生产和环境修复等方面。
综上所述,油菜素内酯对植物生长发育具有重要影响,可以促进植物茎和叶片的生长、增加叶绿素含量和光合速率、增强植物吸收营养的能力、提高植物逆境抗性和提高植物的产量等生理效应。
随着技术的进步,油菜素内酯在植物生长发育领域的应用前景越来越广阔,未来将有更多的研究成果为气候变化和环境改善应用提供基础。
油菜素内酯分子式
油菜素内酯(Brassinolide)是一种植物生长素,属于类固醇激素家族。
其分子式为C28H48O6,是一种具有强烈生长调节作用的植物激素,能够促进植物生长和发育,提高植物的抗逆性和产量。
油菜素内酯最早是从油菜籽中分离提取得到的,因此得名。
随着研究的深入,人们发现油菜素内酯在植物生长发育中起着重要作用,包括促进种子萌发、增加叶片面积、促进茎长和根系生长等。
此外,油菜素内酯还能够参与调控植物的光合作用、抗逆性和开花等生理过程。
油菜素内酯通过调节植物内部的生长素信号传导通路发挥作用。
它可以与植物细胞膜上的受体结合,激活一系列下游信号分子,最终调控植物的生长和发育。
研究表明,油菜素内酯在调节植物生长的过程中与其他植物激素如赤霉素、生长素等协同作用,共同调控植物的生长发育。
油菜素内酯的应用已经拓展到农业生产中。
通过外源施用油菜素内酯可以促进作物的生长,提高产量和质量。
在干旱、盐碱等逆境条件下,外源施用油菜素内酯还可以增强作物的抗逆性,提高作物的生存率和产量稳定性。
因此,油菜素内酯在现代农业生产中具有重要的应用前景。
总的来说,油菜素内酯作为一种重要的植物生长素,在植物生长发
育中发挥着重要作用。
通过调节植物的生长素信号传导通路,油菜素内酯可以促进植物生长、增加产量,并提高植物的抗逆性。
随着对油菜素内酯作用机制的深入研究,相信它在农业生产中的应用前景将会更加广阔,为实现农业可持续发展提供重要的理论和技术支持。
油菜素内酯的5个组成
油菜素内酯是一种植物激素,属于萜类化合物。
它在植物中起着重要的调节作用,参与了植物的生长发育、抗逆应答等多种生理过程。
油菜素内酯的结构中包含了多个重要的功能基团,这些功能基团赋予了油菜素内酯特殊的生物活性。
油菜素内酯的组成主要包括以下五个部分:
1. 萜环结构:油菜素内酯的核心结构是一个萜环,它由多个碳原子组成,形成了一个环状的结构。
这个萜环结构是油菜素内酯分子的基本骨架,也是其生物活性的关键所在。
2. 酮基:油菜素内酯分子中含有一个酮基(C=O),这个酮基赋予了油菜素内酯一定的化学反应活性。
酮基的存在使得油菜素内酯能够参与一系列的化学反应,进而发挥其生物学功能。
3. 羟基:油菜素内酯分子中还含有一个或多个羟基(OH),羟基是一种亲水性基团,可以与水分子发生氢键作用。
羟基的存在增加了油菜素内酯分子的溶解性和稳定性,有利于其在植物体内的传输和代谢。
4. 双键:油菜素内酯分子中还含有一个或多个双键(C=C),双键是一种高度不饱和的结构,具有较强的化学反应活性。
双键的存在使得油菜素内酯具有一定的生物活性和药理作用。
5. 侧链结构:油菜素内酯分子中的侧链结构对其生物活性和稳定性起着重要的影响。
不同的侧链结构可以改变油菜素内酯分子的空间构型和电荷分布,从而影响其与其他生物分子的相互作用。
总之,油菜素内酯的五个组成部分共同作用,赋予了它特殊的生物活性和化学反应活性。
这些组成部分相互配合,共同参与了油菜素内酯在植物体内的调节作用,对植物的生长发育和逆境应答起着重要的作用。
油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质研究进展油菜素内酯(BR)是一类重要的植物激素,对植物的生长发育和产量品质具有重要影响。
近年来,随着人们对植物生长调控机制的深入研究,油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质的研究也取得了一系列重要的进展。
一、油菜素内酯的生物合成与信号转导机制油菜素内酯的生物合成途径已经初步清晰,大部分酶类基因已经鉴定并确定了其功能。
目前研究发现,油菜素内酯的信号转导机制主要通过BRI1受体激酶介导,并通过一系列的信号传递通路进行生长发育的调控。
二、油菜素内酯调控植物生长发育的研究进展1、对植物生长的促进作用油菜素内酯是一种具有明显促进植物生长的激素,可以增加植物的茎长、叶面积和根系生长,促进植物的伸长生长和侧根生长。
在盆栽试验和田间试验中,油菜素内酯处理不仅可以提高植物的生物量和产量,还可以改善植物的形态结构,促进植物的生长。
三、油菜素内酯调控植物产量品质的研究进展1、对植物代谢途径的调控作用油菜素内酯可以通过调控植物的代谢途径,提高植物的光合作用效率和养分吸收利用率,促进植物的产量和品质的提高。
研究表明,油菜素内酯可以调控植物的碳代谢途径、氮代谢途径、脂质代谢途径等关键酶的表达和活性,提高植物的产量和品质。
四、油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质研究的展望油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质的研究已取得了一系列重要的进展,但仍存在一些问题和挑战。
未来需要深入研究油菜素内酯的生物合成途径、信号转导机制和调控作用机制,探索油菜素内酯与其他植物激素的相互作用和调控机制,进一步深入解析油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质的分子机理,为油菜素内酯的生物合成途径和应用提供理论基础和科学依据。
在油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质的研究中,还需要加强油菜素内酯的应用研究,探索油菜素内酯在不同农业环境条件下的调控效应和作用机制,为油菜素内酯的农业应用提供技术支撑和科学指导,促进油菜素内酯在农业生产中的应用和推广。
油菜素内酯概况油菜素内酯(Brassinolide,BL)是20世纪70年代从自然界分离鉴定的一系列超微量内源性植物生长调节剂中的活性最强者,其广谱、高效、安全,生物活性和生理功能与其它已发现的五类植物生长调节剂完全不同。
油菜素内酯是植物生长发育所必需的基本调节物质,普遍存在于植物体中,调控着各种植物的生长发育过程。
1油菜素内酯的发现历程1.1 油菜素内酯的发现早在1968年,日本名古屋大学的Marumo(丸茂晋吾)等从400kg蚊母树(Distylium racemosum Sieb et Zucc)叶片中分离提取到751ug蚊母素A1和236ug蚊母素B,经稻叶倾斜法测试,其生物活性明显高于生长素。
但在《农业生物化学》(Agri. Biol. Chem)上发表后,并未引起注意,后来查明这种物质是油菜素内酯类物质。
一般认为油菜素内酯的研究始于197O年美国马利兰州贝尔茨维尔(Beltsville)美国农业部(USDA)农业研究中心农学家J.W.Mitchell和他的助手发现的。
Mitchell领导下的四人小组,自1970年开始花粉激素的研究。
他们筛选了约60种花粉,发现其中半数可促进菜豆幼苗的生长。
其中以油菜和赤杨的花粉的作用为最强。
这两种花粉的提取物有一个共同的特点:用高浓度处理豆苗时,由于生长过快,使第二节间茎裂,然后又重新长在一起。
因此,可用菜豆幼苗的第二节间的伸长试验来进行活性测定。
1.2油菜素内酯的分离纯化Mitchell等用乙醚萃取油菜花粉的活性物质。
萃取物经薄板层析,以苯-甲醇-乙酸(45∶8∶4)为展开剂,发现在Rf0.35~0.45处有活性,取下此活性部分,用无水乙醇萃取数次,再用乙醚提取,风干后的物质,在当时(1970年)被命名为油菜素(Brassins)。
经核磁共振谱(NMR)分析,显示有脂肪酸酯的特征信号,表明它们具有甘油酯型的结构。
从1970~1972年他们连续发表了四篇论文。
油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质研究进展油菜素内酯(brassinosteroid)是一种内源植物激素,对植物生长发育及产量品质具有重要调控作用。
近年来,对油菜素内酯的调控机制及应用进行了广泛研究。
本文将从油菜素内酯的生物合成及信号传递途径、调控植物生长发育以及提高产量品质等方面对相关研究进行探讨。
油菜素内酯的生物合成及信号传递途径是其调节植物生长发育的基础。
油菜素内酯的生物合成主要通过角酸途径产生,其中SMT酶和DWF4酶是油菜素内酯合成途径的关键酶。
油菜素内酯的信号传递涉及BR受体的识别和转导,目前已发现多种BR受体,包括BRI1、BAK1和BRI1-ASSOCIATED RECPTOR KINASE 1(BAK1)。
这些受体激活后通过多个信号传递途径,如BZR1途径和BIN2途径,进而调控下游基因的表达,从而影响植物的生长发育。
油菜素内酯通过调节植物生长发育,从而影响植物产量和品质。
油菜素内酯可以促进植物的生长和发育,例如提高花器官的分化和扩展,增加花粉管的生长速率,促进子房的发育等。
油菜素内酯还可以调节植物的茎长、根系发育和叶片扩展等,对植物的形态构建和结构调整具有重要作用。
油菜素内酯还能够调节植物的光合作用和抗逆性,提高植物的产量和适应环境的能力。
近年来,研究人员通过基因编辑和代谢工程等技术手段,对油菜素内酯调控植物生长发育及产量品质进行了改良。
通过敲除油菜素内酯合成途径的关键酶,可以抑制油菜素内酯的合成,从而影响植物的生长和发育。
通过靶向调控油菜素内酯信号途径的关键基因,也可以改变植物的形态和性状。
这些研究为利用油菜素内酯调控植物的产量品质提供了新的思路和途径。
油菜素内酯在调控植物生长发育及产量品质方面具有重要作用。
深入研究油菜素内酯的调控机制,可以为优化植物的生长发育和提高产量品质提供理论依据和技术支持。
进一步研究油菜素内酯调控植物的生理和分子机制,有助于挖掘油菜素内酯的潜在应用价值,并为农业生产提供新的技术手段。
新型植物激素-油菜素内酯
摘要:油菜素内酯(brassinolide,简称BR)是以甾醇类为基本结构的具有生物活性的天然化和物,是一种新型的植物激素,同其他的五大类植物激素一样能够对植物的生长发育起重要的调节控制作用,被誉为“第六大激素”。
目前在农林业上的应用逐渐增加,近30年来的研究取得了很大的进展。
本文介绍了油菜素内酯的发现发展过程,油菜素内酯的生理作用,详述了油菜素内酯对植物的抗逆性的作用以及对植物衰老的调节作用,同时展望了油菜素内酯的应用前景。
关键词: 油菜素内酯新型植物激素抗逆性
多年来,许多有机化学家、生物学家及农学家对植物的生长发育进行了长期不懈的探索和研究。
寻找高活性的植物生长激素(植物生长调节剂)一直是科学家们梦寐以求的夙愿。
发现最早的植物生长激素可分为5类:生长素(auxin)、赤霉素(gibberellin)、乙烯(ethylene)、脱落酸(abscisic acid)及细胞分裂素(cytokinin)。
油菜素内酯又称芸薹素内酯,是一种天然植物激素,广泛存在于植物的花粉、种子、茎和叶等器官中。
它的发现是植物生长调节剂领域继赤霉素之后最重要的发现。
在第16届国际植物生长调节物质(IFGSA)会议上,它和水杨酸同时被列入植物激素的范畴,由于其生理活性大大超过现有的五种激素,已被国际上誉为第六激素。
虽然在植物体内含量极低,但生理活性却极高,植物经极低浓度处理便能表现出明显的生理效应。
研究证明,BR具有改善植物生理代谢,提高品质和产量的作用,并能调节植物生长发育的许多过程,在农林业生产中有着极为广泛的应用。
近年来对油菜素内酯的应用报道很多,但对植物抵抗环境胁迫的能力,特别是提高植物抗逆性的研究报道较少。
本文将对近年来BRs 提高植物抗逆性的研究进展进行介绍,并为其在生产实践中广泛应用提供理论依
据。
油菜素内酯的发现可以说是植物生长调节剂领域的里程碑,为农业生产发展的新飞跃带来了机遇。
1.油菜素内酯的发现发展概况
1.1 发现
油菜素内酯的发现成果研究一直具有争议。
许多研究人员认为,BR是美观农业部Beltsuille农业中心的Mitchell等于20世纪70年代初在尝试从花粉中筛选和分离具有高生理活性物质时首先发现的。
Mitchell等首次从油菜花粉中经过多次乙醇、乙醚提取,进行薄板层析分离,风干后得到了生理活性极高的物质,并发现它能强烈促进菜豆第2节间的伸长生长,同时定名为油菜素。
但也有部分学者认为,油菜素的研究最早起于日本。
1968年,日本的九茂晋吾首先从蚊母树的树叶中提取到该物质,同时发现它能强烈促进黄化水稻叶片倾斜,对植物生长产生促进作用。
1.2 结构确定及命名
1979 年, 美国农业部的科学家Grove 等利用核磁共振光谱(NMR) 和X- 射线的结晶分析, 显示该物质有明显的脂肪酸的特性, 并确定其为具有甾体骨架的七元环甾醇类内酯化合物, 正式定名为油菜甾醇内酯或油菜素内酯(brassinolide).
1.3 油菜素内酯的分布
逾20 年来, 有关油菜素内酯的研究有了较大的进展。
科学家们发现油菜素内酯存在于许多植物中, 如被子植物(紫菜薹、扁豆、菜豆、水稻、玉米、荞麦、牵牛花、宽叶香蒲、向日葵、赤杨、柑橘和蚊母树) , 裸子植物( 黑松、北美云杉、欧洲赤松) , 在低等植物问荆和水网中也存在。
此外还存在于其他植
物中, 如在未成熟的白菜种籽、绿茶叶、栗树虫瘿等植物中均发现了油菜素内酯。
植物的不同器官如根、茎、叶、花粉、雌蕊、果实和种子等均含有油菜素甾体类化合物, 其中花粉和未成熟的种子中含量最为丰富, 茎中含量居中, 叶和果实中含量最低.
2. 油菜素内酯的生理作用
2.1 生长促进剂作用
通过促进细胞膜质子泵对H+的泵出,使自由空间酸化,导致细胞松弛,有利于细胞扩张,提高营养体的收获量。
2.2 植物的抗病剂
植物用BR浸种后,在发根和发芽过程中无腐败坏死现象,而不处理的对照则有种子腐败现象,喷施BR明显减轻了小麦青枯病的危害。
2.3 逆境条件的缓和剂
BR可提高农作物的抗冷性、抗旱性、抗盐性,实验表明BR处理可降低在低温不利条件下细胞内离子的外渗,对生物膜起保护作用。
2.4 药害的解毒剂
作物经BR浸根处理后可降低其蒸腾量,减少对药剂的吸收量以及减轻对作物的叶片光合作用的抑制力,从而达到解毒、安全的目的。
2.5 切离植物体的保鲜剂
BR可促进细胞的再分化,故可提高插花的保鲜盒促进插条发根,亦适用于在组织培养中有难度的某些植物提高成活率。
3 对植物的抗逆性作用
3.1 提高植物抗旱性
植物经常遭受到干旱胁迫的危害,干旱胁迫可造成植物细胞膜结构破坏、生长受抑制、光合作用减弱、内源激素代谢失调等危害症状。
BRs 可以通过改善植物的
渗透调节、提高植物体内多种保护酶的活性以及提高植物光合速率等途径来增强植物的抗逆能力。
3.1.1 改善植物渗透调节
渗透调节是植物抗旱性的一种重要机制。
经BRs处理后,植物叶水势提高,叶片含水量增加,需水程度和蒸腾强度降低,保持了细胞膨压,缓和了脱水胁迫,
提高了植物在低水势下的生存能力。
李凯荣等[ 9~12]研究发现表油菜素内酯( epiBR) 可提高光亮桉的叶水势( 比对照高0. 4~0. 75 MPa) , 说明表油菜素内酯处理减轻了苗木的水分胁迫, 并能促进苗木根系的水分吸收;表天然油菜素内酯(NBR) 增加苹果、核桃、杏的新梢长度和叶片长宽, 增加苹果叶片含水量, 降低了自然饱和亏、需水程度和蒸腾强度, 降低了叶细胞膜透性和伤害率, 从而减轻了叶片的水分损失, 增强了叶片抗脱水能力, 提高了叶片的抗旱性。
3.1.2 引起植物生理生化效应变化
细胞膜是逆境伤害的原初部位。
目前流行的活性氧伤害学说认为:当植物处于逆境时,其体内活性氧代谢失调,活性氧的积累造成原生质膜脂过氧化和脱脂化;活性氧也能直接攻击蛋白质(酶)、DNA、RNA 和叶绿素等生物大分子,造成大分子物质降解,最后导致细胞死亡。
BRs 能提高植物体内的保护酶系统如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等,增强对活性氧自由基的清除能力,使自由基保持在较低的水平,从而减轻对细胞的伤害。
邹华文研究发现,在干旱条件下,表高
油菜素内酯(epihomoBR)可提高玉米幼苗叶片内SOD、POD 和CAT 的活性。
董登峰等研究表明,长效油菜素内酯(TS303)能提高干旱胁迫下花生叶片SOD 和CAT 活性,缓解膜系统的伤害,减少失水,提高花生抗旱能力。
3.1.3 提高植物光合速率
光合速率是植物代谢水平高低的标志,光合作用对水分胁迫非常敏感,伴随水分胁迫的增加光合速率下降。
BR 可以提高植物的水分利用率及光合速率,使植物在干旱条件进行光合作用,从而提高植物的抗旱性。
在玉米和水稻上的研究表明,BR 处理能明显增加叶绿素含量,提高光合速率。
丁锦新等研究发现, epiBR 可促进黄瓜栅栏细胞变大,层数增加,淀粉粒积累增加,有利于养分的吸收和转运,增加CO2同化及其同化物向库中的转运。
BR 在番茄早期生长过程中能提高植株叶绿素含量,增加光合作用强度,提高座果率和产量。
3.2 增加植物抗湿性
土壤过湿,水分处于饱和状态,土壤含水量超过了田间最大持水量,此时旱田作物所受的影响称为湿害。
植物在湿害胁迫下,由于根际土壤缺氧往往会造成根系损伤,根系吸收水分、养分的能力下降,叶片含水量降低,严重时甚至会引起叶片萎蔫,叶片也会随之黄化,叶绿素含量降低,从而影响地上部分各项生理代谢。
BRs 可以通过提高植物根系活力以及提高可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸等几种重要的调节物质的含量来增强植物的抗湿能力。
一定浓度的BR 处理可以促进渍水胁迫下毛豆幼苗的生长,提高根系活力、叶绿素含量、Pro 含量,抑制MDA 增生、降低细胞膜透性,从而增强毛豆幼苗对渍水环境的抵抗能力。
3.3 提高植物抗寒性。