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独脚金萌发素内酯(strigolactone)传奇:诱导独脚金种子萌发的元凶

已有 15618 次阅读 2009-8-7 15:00 |个人分类:科学感想|系统分类:科普集锦|关键词:独脚金萌发素内酯(strigolactone),独脚金| 独脚金

独脚金靠种子繁衍。种子落人寄主植物附近,在寄主的刺激物作用下萌发。萌发时,胚根突出,形成主根。当主根接触到寄主的根后,其顶端膨大,成为乳头状突起,吸附在寄主根的表面。从乳头状突起的中央发育出的吸器原基细胞向外生长,穿过寄主根的表层、皮层,一直伸到寄主根的维管系统,分别与寄主的木质部和韧皮部相连接。然后再分化出相应的管胞和筛管分子,这些分子并与它自身的维管组织相连接。管胞和筛管分子的出现标志独脚金的初级吸器已发育成熟。初级吸器的上部可以长出许多不定根,并朝向寄主生长。当不定根与寄主根接独脚金触后,按上述方式形成大量的次级吸器。独脚金通过初级和次级吸器,不断地从寄主体内吸收营养和水分(见黄建中《话恶性半寄生植物——独脚金》)。

 是谁控制着寄生杂草种子的休眠期?科学家的研究表明:根部寄生植物具有“感知”寄主的特异功能。它们与寄主之间有着特定的生化他感作用。在寄生植物种子身边没有寄主的根时,它们可以较长时间处于休眠状态,例如列当种子可以在土壤中休眠8-10年。一旦寄主根出现在近旁时,寄生植物的种子就立即被寄主根的特异分沁物“唤醒”,迅速萌发,将吸器准确地扎入寄主根中。一些美国科学家已分析出诱导独脚金种子萌发的几种作物根分沁的化学物质。这些物质原来是作物为了抑制一些杂草而产生的“化学武器”。结果却被独脚金种子反其道而行之,将其作为自己萌发的信号,在生存竞争中占了先手(见丘山《是谁唤醒了寄生植物种子》)。

独脚金或巫婆草(witchweed)的种子可以等待寄主十五年。种子感知寄主在附近时就会萌芽,其原因是植物根部分泌一种信号物质,叫独脚金萌发素(strigol)(也有人译为独脚金萌素、独脚金醇、巫婆醇、独脚金酚)。

 

独脚金萌发素(strigol)及其类似物

图片来源:Marco Edilson F. de Lima, André José A. Gabriel and Rosane N. Castro. Synthesis of a New Strigol Analogue from Natural Safrole. J. Braz. Chem. Soc. vol.11 n.4 São Paulo July / Aug. 2000

 

独脚金萌发素(strigol)是从棉花根系分泌物中分离出来的一种醌类化合物,能有效地防除玉米在寄生植物和寄主植物之间,还表现有另一种不同的情况。黄独脚金(Striga hermonthica)是玄参科植物,寄生于甘蔗、玉米或棉花上。向日葵列当(Orobanche cumana)是列当科植物,寄生于向日葵、蚕豆、烟草等植物上。这些寄生植物的种子细小如尘埃,随风扩散,它们并非在任何地方都可以发芽。而只有在接收到寄主植物根部分泌物的信号后,才萌动、发芽;若接收不到寄主植物的这种信息,寄生植物种子在土壤中呆上10年也不丧失其发芽的能力。后来分析出这种信息物是一种具有两个内酯的萜类化合物——独脚金萌发素(strigol)。在合适的条件下,1×10-6mol·l-1的浓度就能促使50%的黄独脚金种子发芽。有关内容读者可参阅陈宏伟,张汝民,高 岩,杨 晨的《化学信号物质对寄生植物种子萌发的影响》及宋文坚,金宗来,曹栋栋,唐桂香,周伟军《寄生植物种子萌发特异性及其与寄主的识别机制》。

 

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