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单词 月光花素
释义

【月光花素】
 

拼译:calonyctins
 

从月光花叶中分离出来的一类新的天然植物生长调节物质。其中含量最高、活性最强的部分,已于1973年纯化得到晶体,称为月光花素甲。其生物学效应表明它是抑制型物质,经化学和波谱分析,确定它是两个糖苷类同系物的混合物,分别称为月光花素甲(Ⅰ)和月光花素甲(Ⅱ)。

1962年,厦门大学王再生等在学习月光花与甘薯嫁接的增产经验时发现,月光花汁液能抑制甘薯插枝的根生长。次年就用两种浓度的月光花叶水提液喷洒甘薯“黄竖旗”叶面,结果增产,并发现薯块膨大先抑制后促进的现象,初步证明月光花叶内含有能使甘薯增产的活性物质。后厦门大学生物学系用月光花叶提取物对甘薯、花生、小麦、水稻、大豆、芹菜、萝卜、马铃薯等10多种作物进行喷洒叶面或浸种,结果表明,只要处理的浓度和时期得当,都能增产。在中国北方地区,其效果更明显,增产高的达20%以上。然而,由于叶片中活性物质的量因栽培地区、采收时间和提取方法的不同而变化,当时以鲜叶或干叶重量作为计量指标是不准确的,急需研制稳定可靠的计量方法。1968年,王再生、黄厚哲等建立了月光花叶活性物质的生物鉴定法——稻根抑制法。利用活性物质抑制水稻种苗不定根的生长,在一定量范围内,浓度增大,抑制效应增强,直到根系完全受抑制。以其临界抑制浓度作为计量指标,称为一个“稻根抑制单位”,并以所用的稻种命名。同时发现不同类型品种敏感性不一,一般粳稻比籼稻敏感,晚籼比早籼敏感。当时从21个品种中筛选出敏感稻种“科情3号”来检测,所得结果简称“科情单位”。以后又筛选得到几个更敏感品种来应用,如“吉粳60”、“京引3号”等。

稻根抑制法的建立使生产应用和理论研究都在准确计量基础上进行。1968年,首次在吉林浑江试用,以0.2“科情单位”月光花叶提取物处理甘薯,增产达31.4%,1974年用1“吉粳单位”(“吉粳60”较“科情3号”敏感5倍)处理,增产29.2%,结果基本一致。1972年用此法跟踪层析级分使月光花素甲的分离提纯顺利进行;用提物或纯品作试验,均常用此法测不同植物的敏感性。

1972年,厦门大学植物激素组对月光花叶活性物质进一步分离提纯。1973年,月光花叶用95%乙醇粗提,经丁醇萃取,再经中性氧化铝柱和硅胶柱层析,得到几个有生理活性的组分,其活性最强的组分之一用稀乙醇重结晶,得到白色棒状晶体(熔点161~169C),称为月光花素甲。定性分析及红外谱检查表明它是还原性内酯糖苷。将糖苷降解,其糖分经鉴定为6-去氧己醛糖。1979年厦门大学激素组与中国科学院化学所协作,初步确定月光花素甲为11-羟基-十六,烷基酸乙酯与5个6-去氧己醛糖结合而成的糖苷。1986年厦门大学化学系与法国尼斯大学和南希大学协作,采用400MHzBRUKER核磁共振仪和各种新脉冲程序对月光花素甲进一步研究,确定月光花素甲是两个分子量相差28a.m.u.的糖苷类同系物分子的混合物,这两个分子分别称为月光花素甲(Ⅰ)和月光花素甲(Ⅱ)。它们均由两个糖苷配基(即甙元)和4个鼠李糖连接而成为内酯类低聚糖苷。其中一个糖苷配基各为一个11-羟基-十六烷基酸和11-羟基-十四烷基酸,另一个配基是相同的,为2-甲基-3-羟基戊酸。糖的构型以及彼此连接方式和糖与配基之间的连接方式基本搞清楚。后续的结构工作是设法分开这两个糖苷分子,进一步确定其分子结构。

月光花素甲对多种植物根系生长具有明显的抑制效应。如露白的稻粒或菜籽浸入试液中,胚根生长受抑制;稻芽切去胚根或甘薯剪下茎条浸入,其不定根生长也受抑制。这种抑制效应后期可转化为促进效应。转化的快慢随处理浓度、处理时间、物种特性和外界环境而异。但转化必定通过植株生长发育过程来实现,促进根系生长(包括块根膨大,如甘薯、萝卜等)都只在后期出现。

月光花素甲对多种植物地上部生长也有初期明显抑制、后期抑制转化为促进效应。具体情况依物种特性、植株发育阶段、处理浓度以及培育条件等而变化。例如,使叶片宽厚浓绿,叶柄粗短,生长旺盛而延迟抽薹(如叶菜类芹菜延迟39~46d抽薹,增产明显);使块茎增产(如马铃薯始花期喷洒,增产15.1%~20%;川芎效果类似);提早并增加分蘖,分蘖节间粗短(如小麦、水稻);促进花芽分化,提高开花数(如用7.5~30mg/L月光花素甲浸种花生“69194”,使其首期开花数增加20%,总开花数增加8.6%~17.6%;提高果实的饱满程度和重量(如花生、小麦)等。用1~3mg/L月光花素甲处理经过长期培养、只增殖而未能出苗的11个品种水稻愈伤组织出苗。月光花素甲(1~100mg/L)能抑制“京引3号”稻苗第2叶鞘生长,推迟芹菜、胡萝卜抽薹开花,对大麦a-淀粉酶没有明显诱导活性,而赤霉素(0.1~10mg/L)的效应正相反。如果混合应用,其效应相互抵消,抵消程度与浓度有关。用月光花素甲处理水稻“金早6号”的幼苗和愈伤组织,结果表明50mg/L处理(显示抑制)的呼吸强度降低,而过氧化物同工酶活性提高,1mg/L处理(显示促进)的则相反。用月光花素甲处理水稻“广包”幼苗,根尖细胞分裂率也表现出先抑制后促进的现象,和转化时间长短与所用浓度大小相反的规律性。处理后受抑制的根尖切片,光镜显示导管分子分化加速,中柱鞘提早出现不少将成为侧根原基的分生细胞团;透射电镜进一步显示根前端薄壁细胞内膜系统与对照后段开始分化的细胞相似,壁较厚而不均匀。

月光花素的研究结果表明,月光花素甲是一类抑制型的生长调节物质,能使多种作物增产。今后若干年,将月光花叶提取液处理农作物作为农业常规手段以提高产量是完全可能的。至于理论研究方面,20世纪内将继续摸清月光花素甲的作用机理和规律并在生产上加以应用。对月光花素甲在细胞、分子水平的效应研究应该有新的发现。

【参考文献】:

1 厦门大学植物激素研究组.厦门大学学报(自然科学版),1974,1:40~50

2 生物系植物激素研究组.厦门大学学报(自然科学版),1975,2:25~42

3 郭奇珍,等.厦门大学学报(自然科学版),1980,1:83~90

4 王再生,等.厦门大学学报(自然科学版),1980,2:105~109

5 黄海水,等.厦门大学学报(自然科学版),1986,5:588~593

6 胡友川,等.有机化学,1989,9:141~145

7 胡友川,等.有机化学,1989,9:146~150

(厦门大学徐罕伦副教授撰;黄厚哲审)

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