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乙烯,一种神奇的气体 | 第一部分 精选

已有 10820 次阅读 2017-8-10 00:15 |个人分类:乙烯信号转导简史|系统分类:科研笔记|关键词:乙烯,信号转导,简史| 简史, 信号转导, 乙烯

在所有的植物激素中,乙烯是最简单的一种。乙烯由两个碳原子和四个氢原子组成,两个碳原子之间以双键结合,结构式为CH2=CH2。多年来的科学研究发现,作为一种特殊的气态植物激素,乙烯在植物生长发育以及适应环境的过程中,都发挥着重要的作用。


从远古到当代,乙烯的应用和研究,一直伴随着我们。两千多年的历史,乙烯的发现及应用的过程,充满了许多曲折动人的故事。


1. 远古的智慧

早在公元前300年以前,古埃及人就已经开始用乙烯催熟果实。西克莫无花果(sycamorefig)起源于非洲中东部,主要依赖于一种小型黄蜂帮助其授粉。西克莫无花果和小黄蜂形成了一种非常有意思的共生关系,黄蜂给无花果传粉,帮助它传宗接代,而无花果当然也是要付出代价的,黄蜂也就心安理得地在无花果的果实中安家落户。这种互利互惠的共生关系非常稳固地存在了许多年。


后来,有人把西克莫无花果传到了地中海中部的古埃及,可能由于此人的粗心大意,却没有把帮助无花果传粉的小黄蜂一起带过来。这下可把西克莫无花果给急坏了,这么多年的共生互利,早已习惯了小黄蜂的牵引拉线,这下没有了媒人,他们找不到对象啊,这不是要让他们断子绝孙么?!


这种问题怎么能难倒聪明伟大的人类呢。公元前300年前,那是一个夏天,有一位老人用在古埃及的无花果上刻了一个圈。几天之后,人们惊奇地发现这些受伤的无花果非但没有死,反而顽强地活过来了。它们结出的果子更大更软更香甜,而且还没有种子。于是,这种神奇的技术就在古埃及流传了下来,直到和这一伟大的文明湮没在历史的尘埃里。


     划伤使无花果单性结实


此外,在那遥远神秘的东方。我们的先人,在炼丹烧香的过程中,也无意发现,焚香后会有一种神秘的力量使植物的果实迅速成熟。于是。我们的先辈们就将梨子放在一间密闭的屋子里,在屋子里烧香,没过多久,一个个生梨蛋子很快变成了美味可口的大鸭梨。


不过,古埃及和我们的老祖宗们对乙烯的利用,都是无意地,简单地跟着自己的感觉走。限于当时的科技水平和思想观念,他们并没有意识对这种神秘力量背后的科学原理进行深究。


2. 黎明前的黑暗


时间一直跨越到19世纪50年代。那个时代,还没有电,而煤气灯却被广泛地安装在大街小巷,道路两旁。1858年,美国人Fahnestock发现,盛夏之际,煤气灯旁边的树叶却大量地枯萎脱落,而不远处其他的树却仍是一派欣欣向荣的景象。1864年法国人Girardin的实验结果证明,乙烯是煤气的组成成分。随后,大量学者都认为煤气灯旁树叶脱落的现象由乙烯导致,却一直没有找到直接的证据,直到前苏联的Neljubov意外发现乙烯是一种具有生物活性的物质。

煤气灯两旁的树叶脱落


当时Neljubov还是一枚苦逼的研究生,每天都要养那些不能吃也不好看的豌豆黄化苗。在实验过程中,他无意地发现,当豌豆黄化苗暴露在含有燃烧废气的空气中时,它的下胚轴会出现横向生长的现象。而当加热CuO将碳氢化合物气体氧化后,豌豆黄化苗的生长就变得正常了。Neljubov无意地发现,就是“三重反应”,后来成为研究植物乙烯反应最经典的生理学实验。现在我们知道,要使豌豆黄化苗发生“三重反应”,只需要极低的乙烯浓度(0.06μL/L)。


  豌豆黄化苗的“三重反应”


其实,许多推动科学进步的关键性事件,都是意外造成的。在我们实验室,就有这样的实例,这里按下不表,以后再说。因此,如果上天眷顾于你,每一个屌丝都有逆袭成功的机会。加油吧,少年!


随后,又有许多人发现,一些水果的成熟过程中会产生乙烯气体。甚至有人还为乙烯可以催熟香蕉、西红柿、梨和柿子而申请了专利。1934年,英国的Gane证明,乙烯是植物的一种天然产物。为了进行实验,Gane买了56斤苹果,才收集了足够的乙烯气体。为了科研,也真是蛮拼的!


这一时期,人们开始用科学的方法对乙烯的功能进行用研究。不过,由于研究才刚开始,并没有确定的方向,就像在黑夜中行走,一边前进一边摸索道路。


下期预告


乙烯,一种神奇的气体|第二部分

3. 曙光乍现

4. 旭日东升

5. 烈日骄阳


敬请期待!




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