褪黑素對植物生長調(diào)節(jié)和抗逆性的作用論文
0引言
褪黑素是一種小分子神經(jīng)內(nèi)分泌激素，在絕大多數(shù)生物體內(nèi)有著廣泛的分布。長久以來，對于褪黑素的研究主要針對動物，關(guān)于植物的研究在近年來才開始。20世紀(jì)90年代，科學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn)了褪黑素對于高等植物的影響。研究顯示，大多數(shù)的食用植物、藥用植物、菊科植物中都有褪黑素。褪黑素有著獨(dú)特的抗衰老與抗氧化功能，下面就針對褪黑素與植物的相互作用進(jìn)行分析。
1褪黑素對植物生長調(diào)節(jié)的作用
1.1增強(qiáng)離體細(xì)胞膨大
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：褪黑素和細(xì)胞生長素比不上植物激動素的作用效果，依據(jù)子葉干重?cái)?shù)據(jù)發(fā)生的變化可以表明生長素和褪黑素的主要功能是刺激細(xì)胞生長來使細(xì)胞體積增大來加強(qiáng)作用效果，而激動素基礎(chǔ)就是分裂素的一類，可以加速細(xì)胞分裂產(chǎn)生更多的細(xì)胞數(shù)量來加快植物生長。植物生長素和褪黑素?fù)碛幸粯拥纳a(chǎn)前體色氨酸，植物體內(nèi)這兩種反應(yīng)效果基本相同，而且這兩種激素可以共同的存在植物的不同組織，有力地說明了這兩種激素可以共同參加植物體生化反應(yīng)的設(shè)想。
1.2促進(jìn)根的生長與再生
在顯微研究中，能夠觀察到在植物生長素的催化下中柱鞘細(xì)胞能夠生長出新的根原基，適當(dāng)情況下褪黑素也可以。而且隨著時(shí)間的推移，不定根可以生長，長度和數(shù)量都會漸漸增加，有力地證實(shí)了細(xì)胞中的褪黑素具有促進(jìn)根的再生效果。生長素對植物根有促進(jìn)生長的效果，細(xì)胞分裂素能夠促進(jìn)種子出芽的生長。在研究中根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，提高內(nèi)源褪黑素的濃度或使用大量的褪黑素的運(yùn)輸抑制劑可以在一定程度上使原來的模式發(fā)生改變。研究結(jié)果表明，在試驗(yàn)中直接加入褪黑素或5-羥色胺對外植體帶來的生理反應(yīng)是相當(dāng)微小的，根本無法描述。因此，在試驗(yàn)中添加相應(yīng)的激素與運(yùn)輸抑制劑作對比的方式來進(jìn)行研究。最終得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，植物褪黑素和5-羥色胺的相對成分的比值與植物形態(tài)發(fā)生的變化有著直接的關(guān)系。
2褪黑素能夠提高植物抗逆性
2.1保持膜完整性，防止葉綠素降解
在動物細(xì)胞中，褪黑素具有保護(hù)細(xì)胞的功能，特別是在生物膜的試驗(yàn)中，褪黑素通過改變細(xì)胞膜的流動性來維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。但是在植物研究中，并沒有直接明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠證明褪黑素具有保護(hù)效果，但是根據(jù)許多相關(guān)的數(shù)據(jù)能夠總結(jié)出褪黑素具有這項(xiàng)功能，褪黑素的抗氧化反應(yīng)對動物細(xì)胞的抗凋亡具有一定的控制效果。該實(shí)驗(yàn)表明褪黑素在植物上抗氧化作用并不能控制凋亡機(jī)制，但是可以調(diào)整植物細(xì)胞中的多胺含量。研究者發(fā)現(xiàn)褪黑素預(yù)實(shí)驗(yàn)明顯的提高了亞精胺和腐胺的含量，Lee等人也證實(shí)了褪黑素可以降低大鼠腦中由紅藻氨酸帶來的多胺含量產(chǎn)生的變化。又有其他實(shí)驗(yàn)證實(shí)褪黑素對大麥葉細(xì)胞凋零歷程中對葉綠素具有一定的保護(hù)效果。這個(gè)實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷了2d以后的葉片細(xì)胞中葉綠素含量與細(xì)胞中褪黑素含量有著密切相關(guān)的聯(lián)系，數(shù)據(jù)表明1mol/L的褪黑素來處理，可以有效地解決了葉綠素的流失分解。
2.2抵御不良環(huán)境造成的傷害
褪黑素有個(gè)重要的作用就是降低不良環(huán)境帶來的氧化損傷。經(jīng)過褪黑素處理的豌豆，可以大大提高對銅污染的耐受能力，增加超低溫培育下的紅景天胚性愈傷的存活率，實(shí)驗(yàn)證明褪黑素降低了超低溫培育過程對愈傷的氧化損傷。加入一定濃度褪黑素的甘藍(lán)種子在銅離子抑制下的`發(fā)芽率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于沒有經(jīng)過處理的種子；黃瓜種子在低溫環(huán)境下的發(fā)芽率大大降低，褪黑素的加入解決了這個(gè)問題，提高了不良環(huán)境下種子的發(fā)芽率和幼苗生長速率，在高溫環(huán)境下，褪黑素降低了黃瓜種子的氧氣生產(chǎn)速率和水分的比重，高效消除細(xì)胞內(nèi)的ROS,降低細(xì)胞膜的通透能力和MDA比重的增加，提高黃瓜葉片內(nèi)抗氧化系統(tǒng)酶活性（SOD、POD、CAT等）和可溶性蛋白質(zhì)含量，降低不良環(huán)境給黃瓜帶來的氧化損傷。褪黑素是一種自由基清除素，同時(shí)還可以充當(dāng)抗氧化劑，其用來提高植物細(xì)胞多種與抗氧化抑制相關(guān)的酶（APx、Gx等）活性來增加細(xì)胞中抗氧化因子，從而穩(wěn)定抗壞血酸處理系統(tǒng)的正常工作，來抑制其活力。
3結(jié)語
褪黑素在動物中的功能包括清除自由基、增強(qiáng)免疫力、抑制衰老等作用，其生理和藥理功能的多樣性得到了國內(nèi)外學(xué)者的普遍重視。我國對植物體中的褪黑素功能作用的研究目前還不夠清晰，作為細(xì)胞內(nèi)的激素的一種，在植物中的作用受體目前還沒有找到。研究褪黑素在植物光周期過程的作用，進(jìn)一步用來驗(yàn)證該生理活動的核心機(jī)制，在植物學(xué)上將是一次重大的發(fā)現(xiàn)。植物中褪黑素研究是一個(gè)新型的、具有活力的、而且發(fā)展空間巨大的方向。重點(diǎn)研究藥用植物褪黑素的使用含量水平，將會在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得重大的研究成果。隨著實(shí)驗(yàn)的深入，一些基因工程的方法將會逐漸運(yùn)用在生產(chǎn)褪黑素的領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)：
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