傳統(tǒng)五大類(lèi)植物激素是生長(zhǎng)素,細(xì)胞分裂素,赤霉素,脫落酸,乙烯。根據(jù)他們的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同,我們一起來(lái)了解植物激素相互之間的作用。
1.生長(zhǎng)素與赤霉素:
在合成上,生長(zhǎng)素能提高植物體內(nèi)赤霉素水平。生長(zhǎng)素能通過(guò)提高赤霉素合成的兩個(gè)關(guān)鍵酶——GA20氧化酶和GA3氧化酶的表達(dá),促進(jìn)赤霉素的合成;生長(zhǎng)素還能夠抑制赤霉素的失活。通過(guò)去頂或用生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑處理后,植物赤霉素水平顯著降低,而施加外源生長(zhǎng)素能夠回復(fù)植物的赤霉素水平。
在功能上,生長(zhǎng)素與赤霉素在功能上有許多相似性,如促進(jìn)生長(zhǎng)、促進(jìn)細(xì)胞分裂、促進(jìn)細(xì)胞分化、促進(jìn)伸長(zhǎng)、打破(抑制)休眠等。因此施加生長(zhǎng)素與赤霉素對(duì)植物的生長(zhǎng)有疊加效應(yīng)。但赤霉素對(duì)植物的向性沒(méi)有影響。赤霉素的作用具有比生長(zhǎng)素更長(zhǎng)的滯后時(shí)間,顯示出二者促進(jìn)生長(zhǎng)的機(jī)制是不同的。此外,生長(zhǎng)素在赤霉素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。
生長(zhǎng)素與赤霉素的拮抗作用體現(xiàn)在:生長(zhǎng)素促進(jìn)雌花分化,赤霉素促進(jìn)雄花分化。
2.生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素:
二者具有許多相似的功能:二者都能促進(jìn)細(xì)胞分裂,促進(jìn)植物生長(zhǎng)。二者存在著協(xié)同作用:生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素都在調(diào)控細(xì)胞周期、促進(jìn)細(xì)胞分裂上發(fā)揮作用,一般認(rèn)為生長(zhǎng)素促進(jìn)細(xì)胞核的分裂,細(xì)胞分裂素促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)的分裂。生長(zhǎng)素能使細(xì)胞分裂素持續(xù)期延長(zhǎng),細(xì)胞分裂素能夠促進(jìn)生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸。
二者的拮抗作用體現(xiàn)在:生長(zhǎng)素能促進(jìn)頂端優(yōu)勢(shì)、促進(jìn)頂芽生長(zhǎng);細(xì)胞分裂素能抑制頂端優(yōu)勢(shì)、促進(jìn)側(cè)芽生長(zhǎng)。在組織培養(yǎng)中,生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比率能控制植物組織的分化形式,高生長(zhǎng)素、低細(xì)胞分裂素能誘導(dǎo)根的行程,低生長(zhǎng)素、高細(xì)胞分裂素能誘導(dǎo)芽的形成。
生長(zhǎng)素是積極影響細(xì)胞增大,芽形成和根部萌發(fā)的化合物。它們還促進(jìn)其他激素的產(chǎn)生,并與細(xì)胞分裂素一起控制莖,根和果實(shí)的生長(zhǎng),并將莖轉(zhuǎn)化為花。生長(zhǎng)素是發(fā)現(xiàn)的第一類(lèi)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。它們通過(guò)改變細(xì)胞壁的可塑性來(lái)影響細(xì)胞的伸長(zhǎng)。它們刺激形成分生組織細(xì)胞亞型的形成層分裂,并在莖中引起次生木質(zhì)部分化。
生長(zhǎng)素的作用是抑制芽的生長(zhǎng),降低其在莖中的生長(zhǎng),這種現(xiàn)象被稱(chēng)為頂端優(yōu)勢(shì),并促進(jìn)側(cè)根和不定根的生長(zhǎng)和生長(zhǎng)。葉片脫落是由于植物停止生長(zhǎng)以產(chǎn)生生長(zhǎng)素而引起的。種子中的生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)著特定的蛋白質(zhì)合成,因?yàn)樗鼈冊(cè)谑诜酆髸?huì)在花中發(fā)育,從而導(dǎo)致花發(fā)育出含有發(fā)育中種子的果實(shí)。
3.赤霉素與脫落酸:
赤霉素與脫落酸主要表現(xiàn)為拮抗作用。在合成上,二者都是異戊二烯單體構(gòu)成的萜類(lèi),具有共同的前體異戊二烯焦磷酸(IPP),處于同一合成路徑的不同支路上。
在功能上,二者拮抗作用體現(xiàn)在:赤霉素打破種子休眠,脫落酸促進(jìn)種子休眠并抑制早萌和胚萌,因此二者的比例調(diào)控種子的休眠。脫落酸能夠通過(guò)抑制赤霉素誘導(dǎo)酶(如α淀粉酶)的轉(zhuǎn)錄從而抑制赤霉素的作用。赤霉素促進(jìn)細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng),抑制植物生長(zhǎng);而脫落酸抑制細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng),抑制植物生長(zhǎng)。二者的拮抗作用是通過(guò)對(duì)DELLA蛋白的作用實(shí)現(xiàn)的,赤霉素負(fù)調(diào)控DELLA蛋白,而脫落酸正調(diào)控DELLA蛋白,從而形成拮抗作用。
4.乙烯與脫落酸:
協(xié)同作用:脫落酸能誘導(dǎo)植物器官產(chǎn)生乙烯,從而誘導(dǎo)植物器官衰老脫落。二者具有獨(dú)立的作用機(jī)制,但誘導(dǎo)植物器官脫落的激素主要是乙烯,脫落酸僅在幾種植物中促進(jìn)器官脫落。二者都能抑制植物生長(zhǎng),促進(jìn)植物衰老,促進(jìn)植物器官的脫落,促進(jìn)果實(shí)和種子的成熟。
因?yàn)榧に卦谥参矬w內(nèi)的含量低,所以提取和定量檢測(cè)難度較大。為了解決植物激素定量分析的瓶頸問(wèn)題,科密代謝積極籌建植物激素儀器平臺(tái),開(kāi)發(fā)和完善檢測(cè)方法,建立起了超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(UPLC-MS/MS)的定量檢測(cè)方法。通過(guò)檢測(cè)技術(shù)的越來(lái)越成熟,我們對(duì)植物激素的了解也進(jìn)一步加深。