笔下文学

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“基因开关”助作物提高产量

由澳大利亚和比利时科学家组成的一个联合研究小组宣布，他们在基因研究方面取得了一项重大突破，这项突破将有助于生产营养更丰富、生长速度更快、产量更高的作物。

这项研究成果还将有助于增强作物的抗病能力以及防冻、抗旱能力。

澳大利亚热带植物病理学合作研究中心的研究员皮尔·申克说，这项创新成果能够通过改进农业生产方式为农民节省大量资金。

这种基因促进剂，或称“基因开关”已由澳大利亚热带植物病理学合作研究中心和位于比利时勒芬的卢万天主教大学联合注册专利。

该技术已在小麦、高粱、小米、香蕉、甘蔗以及许多树木、蕨类和草类等各种植物中进行了成功的试验。

申克说，当把这种在香蕉病毒中发现的基因开关随同某种基因植入植物体内时，它就会帮助实现该基因的控制。

申克说：“这意味着可以更好地控制植物生长的方式。你可以设计抗病害或抗旱的植物，有些可使其生长得更快，而另一些则可使其蛋白质含量更高，诸如此类还有很多。”

申克还指出，这种基因开关将有利于环境的发展和人类的健康，而且还可满足全球在粮食供给方面不断增长的需求。

增产的“秘密武器”

世界上果真有“神药”、“神水”吗?稍有点科学常识的人恐怕不会相信。然而科学技术发展到今天，仍有些现象令人不解——在作物上喷上一点儿××剂，作物便会在几天内长得又绿又壮；将树苗的根蘸上点××粉，树苗在缺雨少墒的条件下也能成活……。老百姓把这些具有神奇作用的药剂称之为“神药”、“神水”，科学家则称之为植物生长调节剂。

20世纪初叶，科学家根据植物生长的规律和需要，发明了“秘密武器”植物生长调节剂。这个“秘密武器”，为什么能促使作物增产呢?施用调节剂就是通过这种化学合成物质的处理，改变植物体内调节、控制其生长的激素系统，从而达到控制作物生长的目的，促使作物生长得更加茂盛，果实更加丰硕。换句话说，其实质是人们通过化学手段可以控制、调节着作物的生长，掌握着收获的丰歉。

一、一个特异的现象

1880年英国生物学家达尔文发现了一个奇怪的现象：他在研究草胚芽的向光运动时注意到，如果用锡纸把胚芽顶部罩住，胚芽就像人被黑面罩蒙住了眼睛一样，无法辨别光源方向，也就是说失去了向光运动的能力。由此，达尔文提出了这样的假设：在幼苗的尖端有某种物质，在光的作用下，这种物质可以到达幼苗的下部，引起其向一边的生长和弯曲。

1928年，荷兰的一位年轻的植物生理学家温特，在蒸发的胚芽梢里发现了一种影响植物向光运动的物质，也就是最先被发现的植物激素——吲哚乙酸，因为它能促进植物生长，所以它也被人们称作生长素，由此开辟了植物激素研究的新局面。

可以说，从20世纪30年代植物激素的研究自生长素开始，进入40年代以后，在世界上形成了一个研究生长素的**，逐步确立了植物体内的五大激素：生长素（Auxin）、赤霉素（Gibberelin）、细胞激动素（）、脱落酸（Abscisicacid）、乙烯（Ethylene）。前三类是具有显著促进生长发育的物质，脱落酸是一种同时具有促进和抑制生长发育的物质，而乙烯则主要是一种促进器官成熟的物质。自从研究确定植物的生长和发育是由植物自身产生的激素控制以来，渐渐形成了使用能改变植物内部激素系统的化合物——植物生长调节剂，以影响作物生育的概念，从而产生了化学调控技术。

20世纪30年代初发现植物生长素后，有人将生长素类化合物在柑橘插枝上应用以促进生根。40年代，合成了多种生长素类调节剂，扩大了化学调控技术在农作物上的应用。70年代以来，化学调控技术已在多种经济作物、粮食作物、园艺作物、观赏植物上得到大量应用。目前，人工合成的植物生长调节剂名目繁多，至少不下100种。

二、揭密植物生长调节剂

我们仍以这五大类植物激素为例，其共性是首先这些植物激素都是在植物不同生长发育阶段，由植物自身合成的内源激素；其次这些植物激素只需很低的浓度，就可对植物生长发育产生很大影响；再次植物激素由产生的部位，被输送到特定的部位细胞中发生作用。但这五大激素的具体生理作用却各有特点。

生长素的生理作用：①促进细胞伸长生长；②促进插枝生根；③引起植物向光生长；④促进器官形成；⑤维持顶端优势；⑥诱导产生无籽果实。

赤霉素的生理作用：①促进细胞的伸长和分裂；②促进植物茎叶强烈生长；③打破休眠，促进种子萌发；④诱导开花结实；⑤促进坐果和果实生产；⑥控制性别，诱导雌花产生。

细胞分裂素：①促进细胞分裂和组织分化；②抑制茎切断和根薄壁细胞的伸长；③加速蛋白质合成延缓衰老；④促进同化物质运输。

脱落酸：①明显促进叶片脱落；②诱导芽和种子休眠；③抑制花芽形成和开花；④调节气孔关闭。

乙烯：①叶柄偏上性反应；②催熟果实；③促进脱落和衰老；④打破休眠和促进发芽生根；⑤控制性别；⑥刺激伤流液分泌。然而，五大类不同的植物激素表现出不同的生理作用，但亦表现出类似相同作用。每一类植物激素都有多方面的作用，都会在植物的一生或某一生长发育阶段发挥作用。有趣的是，虽然在植物组织内各种激素是同时存在的，但它们相互配合、彼此制约地调节与平衡植物生长发育的速度。例如，当生长素和细胞分裂素共同作用时，就能促进细胞的分裂和伸长；当细胞分裂素的浓度大于生长素时，能诱导芽的形成；当两者浓度相当时，愈伤组织只生长不分化；相反，生长素的浓度大于细胞分裂素时，则开始有长根的趋势。

因而在应用时，就需要根据各类植物激素的不同特性和浓度，分别应用，这样才能有效调节和控制植物的生长发育。

三、植物生长物质的农业应用

疏花疏叶：走进果园，当你看到满树盛开着稠密的花朵，技术人员会告诉你需要采取一项农业技术措施——疏花。即用剪刀去掉一部分花朵，这是为什么?这是因为花太多了，虽然结果多，但是每个果却长不大。通过疏花措施，减少果实，使有限的养料集中在保留的果实上，自然它就长大了，品质也更好了，有利于增产增收。但人工疏花是一项细致的农活，现在已普遍被植物生长调节剂代替。目前，普遍采用的是在果树上喷洒2-萘乙酸等物质，一些长势弱的小花，便会自行脱落。

此外，植物生长调节剂还可以帮助疏叶，在棉花收获前十几天，喷洒氯酸镁等制剂，棉叶则大部分脱落，便于机械采收。

防止脱落：“瓜熟蒂落”，然而如果还没等采收便落果满地则也是问题。特别是遇到大风天气，果实纷纷脱落、坠地、损伤、腐烂，难免会造成减产减收。这是因为当果实成熟时，果柄细胞开始衰老，新陈代谢减慢，在果柄的基部形成了一层“离层”，这“离层”好像把果柄齐根切断，一旦遇风袭击，近“离层”处的细胞很容易断裂，造成坠果。

如果利用与植物和平共处的调节剂如α-萘乙酸或2，4-D在果园叶面喷施，便可使落果至少减少一半，在荔枝、柑橘、梨等果树上的应用效果最为显著。

防止发芽：对于一些适于贮藏的作物如马铃薯、洋葱等，在冬眠过程中往往会悄悄地发芽。马铃薯一旦发芽就会产生剧毒物质——龙葵碱，人食用后会中毒。利用植物生长调节剂使这个问题迎刃而解。因为像α-萘乙酸和β-吲哚乙酸等物质，对于果实的发芽有强烈的抑制作用，每吨马铃薯只需要用40～100克的α-萘乙酸甲酯处理，效果就非常明显，无毒而安全，同样，用0。25％的顺丁烯酸酰肼在洋葱收获前20天喷洒，葱头在贮藏期间都会老老实实地冬眠，不再发芽。