五、未來展望:植物生長調節劑——最具開發潛力的研究領域
植物生長調節劑的應用已對我國農業生產做出巨大貢獻。但就其研究深度、應用範圍和規模與其具備的潛力相比較,這些成就隻能說是初步的。隨著農業生產的發展,對農業技術的要求越來越高。實現“三高”農業麵臨嚴峻挑戰。必須調動一切可行因素,來解決這些問題。植物生長調節劑鑒於具備上麵介紹的那些特點,便於對作物(含果樹、蔬菜、花卉、林木等)施行基因誘導表達調控、生理調控和農藝性狀調控。從長遠來看,植物生長調節劑是最具潛力、最富開發前景的研究領域。實施“三調控”便是運用植物生長調節劑解決我國農業麵臨巨大挑戰的重要手段。
(一)作物基因誘導表達調控
研究證明,幾乎所有植物激素都可誘導基因表達,以至誘導產生新的基因、蛋白質和酶,為使用生長調節劑進行作物基因誘導表達調控奠定了基礎。研究還發現,某些基因是通過控製激素合成或抑製其反應中的某些步驟起作用的。如玉米、小麥、豌豆等作物中的矮稈基因,其所以能使植株變矮,是因為矮性基因抑製了植物體內生物合成的某一步驟(虧缺型),植株因缺乏正常的水平而變矮;有些矮稈基因雖不抑製其植株體內的生物合成,可以保持正常的隊水平,但因該基因阻斷了反應中的某一步驟,使不能發揮正常功能而變矮(不敏感型)。植物激素或生長調節劑誘導基因表達和誘導產生新基因的事例已有大量報道。僅生長素誘導表達和產生的基因就達上百個。可以預料,使用生長調節劑對作物進行基因誘導和表達調控,將會越來越多,特別是在增強作物的抗逆性方麵。實際上,生產上使用多效唾等控製作物倒伏,也是通過抑製植體內的生物合成,起了矮稈基因的作用,屬於基因表達調控範圍。
(二)作物生糊控
近代研究發現,植物通過特定信號係統來感知、接受、轉導和傳遞外界刺激。通過轉導信號來誘導基因表達和生理、代謝反應。不同激素和生長調節劑,不同物質和環境因素引發的信號性質不同,因而在植體內啟動不同的基因表達和生理、代謝反應。人類可根據作物品種特點和目標要求,在不同時期使用不聞生長調節劑,改變刺激信號的性質,引發細胞內不同生理、代謝反應,有目的地促進人類期望的代謝反應和生理過程,實施生理調控。生產上通過施用、三十烷酵等提高作物光合效率,通過施用暖壯素、助壯索、防落索等增加有機養分從營養器官向生殖器官的輸送等,都是生理調控的實例。生理調控也是性狀調控的基礎。今後隨著這一領域研究的深入和發展,通過生理調控改善作物漏質,將是有潛力的途徑。
(三)作物農藝性狀調控
因為生長調節劑可誘導基因表達和調控作物生理、狀況,故可用來有目的地調控作物的農藝性狀。如施用多效唑等可代替矮性基因表達,使稻麥等矮化;施用―可誘導作物抗逆性基因表達,增強作物的抗寒、耐旱能力;施用茉莉酸、水揚酸、乙烯等可誘導植物抗病性基因表達,產生係統獲得擾性,增強作物的抗病性;施用抑芽丹等控製煙草腋芽性狀的表達,等等。實際上,作物管理的最終目標是促進有益農藝性狀的表達,抑製不希望的性狀,獲得離產和優質,同時降低成本消耗。植物生長調節劑將為有效調控作物農藝性狀做出貢獻。
鑒於植物生長調節劑的多功能特點,今後在農業生產上必將發揮越來越重要的作用。本領域近期的主要目標是:
1.加速推廣現已研製成功並確實在農業生產上有實際效益的生長調節擁,使科研成果迅速轉變為生產力。
2.開發、研製新型高效生長調節劑。在科學實驗基礎上進行合理混配,找出具有相乘或相加效果的劑型。同時開展多方位試驗,以確定它的作用、效果、使用時期和方法,適用作物及其毒性和殘留等。
3.在有條件的單位深入開展激素作用機理研究,如基因表達和信號轉導機製等,為新型植物生長調節劑的研製和開發奠定基礎。