第七章
“基因開關”助作物提高產量
由澳大利亞和比利時科學家組成的一個聯合研究小組宣布，他們在基因研究方麵取得了一項重大突破，這項突破將有助於生產營養更豐富、生長速度更快、產量更高的作物。
這項研究成果還將有助於增強作物的抗病能力以及防凍、抗旱能力。
澳大利亞熱帶植物病理學合作研究中心的研究員皮爾·申克說，這項創新成果能夠通過改進農業生產方式為農民節省大量資金。
這種基因促進劑，或稱“基因開關”已由澳大利亞熱帶植物病理學合作研究中心和位於比利時勒芬的盧萬天主教大學聯合注冊專利。
該技術已在小麥、高粱、小米、香蕉、甘蔗以及許多樹木、蕨類和草類等各種植物中進行了成功的試驗。
申克說，當把這種在香蕉病毒中發現的基因開關隨同某種基因植入植物體內時，它就會幫助實現該基因的控製。
申克說：“這意味著可以更好地控製植物生長的方式。你可以設計抗病害或抗旱的植物，有些可使其生長得更快，而另一些則可使其蛋白質含量更高，諸如此類還有很多。”
申克還指出，這種基因開關將有利於環境的發展和人類的健康，而且還可滿足全球在糧食供給方麵不斷增長的需求。
增產的“秘密武器”
世界上果真有“神藥”、“神水”嗎?稍有點科學常識的人恐怕不會相信。然而科學技術發展到今天，仍有些現象令人不解——在作物上噴上一點兒××劑，作物便會在幾天內長得又綠又壯；將樹苗的根蘸上點××粉，樹苗在缺雨少墒的條件下也能成活……老百姓把這些具有神奇作用的藥劑稱之為“神藥”、“神水”，科學家則稱之為植物生長調節劑。
20世紀初葉，科學家根據植物生長的規律和需要，發明了“秘密武器”植物生長調節劑。這個“秘密武器”，為什麼能促使作物增產呢?施用調節劑就是通過這種化學合成物質的處理，改變植物體內調節、控製其生長的激素係統，從而達到控製作物生長的目的，促使作物生長得更加茂盛，果實更加豐碩。換句話說，其實質是人們通過化學手段可以控製、調節著作物的生長，掌握著收獲的豐歉。
一、一個特異的現象
1880年英國生物學家達爾文發現了一個奇怪的現象：他在研究萌草胚芽的向光運動時注意到，如果用錫紙把胚芽頂部罩住，胚芽就像人被黑麵罩蒙住了眼睛一樣，無法辨別光源方向，也就是說失去了向光運動的能力。由此，達爾文提出了這樣的假設：在幼苗的尖端有某種物質，在光的作用下，這種物質可以到達幼苗的下部，引起其向一邊的生長和彎曲。
1928年，荷蘭的一位年輕的植物生理學家溫特，在蒸發的胚芽梢裏發現了一種影響植物向光運動的物質，也就是最先被發現的植物激素——吲哚乙酸，因為它能促進植物生長，所以它也被人們稱作生長素，由此開辟了植物激素研究的新局麵。
可以說，從20世紀30年代植物激素的研究自生長素開始，進入20世紀40年代以後，在世界上形成了一個研究生長素的高潮，逐步確立了植物體內的五大激素：生長素(Aux-in)、赤黴素(Gibberelin)、細胞激動素(Cytokinin)、脫落酸(Abscisicacid)、乙烯(Ethylene)。前三類是具有顯著促進生長發育的物質，脫落酸是一種同肘具有促進和抑製生長發育的物質，而乙烯則主要是一種促進器官成熟的物質。自從研究確定植物的生長和發育是由植物自身產生的激素控製以來，漸漸形成了使用能改變植物內部激素係統的化合物——植物生長調節劑，以影。向作物生育的概念，從而產生了化學調控技術。
20世紀30年代初發現植物生長素後，有人將生長素類化合物在柑橘插枝上應用以促進生根。20世紀40年代，合成了多種生長素類調節劑，擴大了化學調控技術在農作物上的應用。20世紀70年代以來，化學調控技術已在多種經濟作物、糧食作物、園藝作物、觀賞植物上得到大量應用。目前，人工合成的植物生長調節劑名目繁多，至少不下100種。
二、揭密植物生長調節劑
我們仍以這五大類植物激素為例，其共性是首先這些植物激素都是在植物不同生長發育階段，由植物自身合成的內源激素；其次這些植物激素隻需很低的濃度，就可對植物生長發育產生很大影響；再次植物激素由產生的部位，被輸送到特定的部位細胞中發生作用。但這五大激素的具體生理作用卻各有特點。
生長素的生理作用：①促進細胞伸長生長；②促進插枝生根；③引起植物向光生長；④促進器官形成；⑤維持頂端優勢；⑥誘導產生無籽果實。
赤黴素的生理作用：①促進細胞的伸長和分裂；②促進植物莖葉強烈生長；③打破休眠，促進種子萌發；④誘導開花結實；⑤促進坐果和果實生產；⑥控製性別，誘導雌花產生。
細胞分裂素：①促進細胞分裂和組織分化；②抑製莖切斷和根薄壁細胞的伸長；③加速蛋白質合成延緩衰老；④促進同化物質運輸。
脫落酸：①明顯促進葉片脫落；②誘導芽和種子休眠；③抑製花芽形成和開花；④調節氣孔關閉。
乙烯：①葉柄偏上性反應；②催熟果實；③促進脫落和衰老；④打破休眠和促進發芽生根；⑤控製性別；⑥刺激傷流液分泌。然而，五大類不同的植物激素表現出不同的生理作用，但亦表現出類似相同作用。每一類植物激素都有多方麵的作用，都會在植物的一生或某一生長發育階段發揮作用。有趣的是，雖然在植物組織內各種激素是同時存在的，但它們相互配合、彼此製約地調節與平衡植物生長發育的速度。例如，當生長素和細胞分裂素共同作用時，就能促進細胞的分裂和伸長；當細胞分裂素的濃度大於生長素時，能誘導芽的形成；當兩者濃度相當時，愈傷組織隻生長不分化；相反，生長素的濃度大於細胞分裂素時，則開始有長根的趨勢。