秋天是落葉的時節(jié)，面對紛紛飄落的樹葉，人們往往會有這樣的疑問：為什么郁郁蔥蔥的樹葉一到秋天就變成金黃色并紛紛落下呢？這種現(xiàn)象其實是多種植物激素協(xié)同作用的結(jié)果，其中最重要的一種植物激素就是脫落酸。

脫落酸與生長素、乙烯、赤霉素、細胞分裂素并稱植物五大激素，因其能夠抑制植物生長并促進葉子脫落而得名。脫落酸廣泛存在于高等植物各器官和組織中。在將要脫落或進入休眠的器官和組織中，脫落酸含量會迅速增加。

1963年，美國的艾迪科特等人從棉花幼鈴中提取了一種能顯著加速棉花苗葉子脫落的物質(zhì)，并將其稱為脫落素Ⅱ。同年，英國科學家也從槭樹葉片中提純出一種能控制落葉樹木休眠的物質(zhì)，將其稱為休眠素。1965年，脫落素Ⅱ和休眠素被證實為同一種物質(zhì)，后被統(tǒng)一命名為脫落酸。

脫落酸如何促進葉片脫落

如果你留意觀察落葉的葉柄，可以發(fā)現(xiàn)斷裂處十分整齊，與被外力折斷后參差不齊的斷茬完全不同，這是為什么呢？原來，葉柄中有幾層名為離層的細胞，在天氣轉(zhuǎn)冷、植物準備落葉時，離層細胞的細胞壁會降解，機械強度逐漸降低，等到脆弱的細胞支撐不住葉片的重量時，葉柄就會在離層處整齊地斷裂，隨葉片一起脫落。實驗證實，脫落酸并非直接影響離層細胞壁的降解，而是促進植物合成另一種激素—乙烯。乙烯可以提高離層細胞中纖維素酶、果膠酶的活性，最終使細胞壁降解。由此可見，脫落酸對于植物葉片的脫落起到了間接的促進作用。

除促進葉片脫落外，脫落酸還有很多重要功能，如促進種子休眠，抑制種子萌發(fā)。種子在母體上成熟后，一般會保持一段時間的休眠。休眠期的種子各種生命活動都降到了最低，所以有著很強的抵御外界不良環(huán)境的能力。以玉米為例，不能正常合成脫落酸的玉米植株，種子會提前萌發(fā)；發(fā)芽后，植株的營養(yǎng)成分和耐貯性就會大大降低，從而嚴重影響玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。所以為了盡量避免種子提前萌發(fā)，可以在長期儲存前先用脫落酸溶液噴灑或浸泡種子。這種方法對土豆儲藏尤其重要。土豆、水稻、小麥、玉米合稱“四大主糧”，土豆產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富，適合在干燥、寒冷等惡劣條件下種植。但土豆發(fā)芽后會積累龍葵素，龍葵素是一種有毒的弱堿性糖甙生物堿，對人體有很強的毒害作用，嚴重時會致人死亡。有些人會采用高溫干燥的方法控制土豆發(fā)芽，不過，這種方法會加速土豆脫水、變干，降低食用價值。所以在儲藏土豆時，最好在上面噴灑脫落酸溶液，這樣既能防止土豆變干，又能讓土豆塊莖保持休眠狀態(tài)，減少發(fā)芽造成的損害。

抗旱抗凍的“大功臣”

脫落酸對植物的生長和發(fā)育有重要的調(diào)控作用，當植物處于干旱、鹽堿和低溫環(huán)境中時，脫落酸能提高植物對逆境的抵抗力。

當感受到周圍環(huán)境過于干旱時，植物的根系會主動合成脫落酸，并將其自下而上地運輸?shù)饺~片。脫落酸通過關(guān)閉氣孔和增厚表皮將植物“封閉”，以減少水分蒸發(fā)，增強植物的保水能力，從而降低干旱對植物的傷害。實驗證明，適當噴灑脫落酸溶液確實可以提高幼苗在干旱、鹽堿土壤中的存活率?？梢哉f，脫落酸幫助人們征服了更多條件惡劣的土地，降低了干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，可謂保證糧食產(chǎn)量的“大功臣”。

脫落酸還可以幫助植物提高抗寒抗凍的能力。冬季來臨之前，植物呼吸減弱，含量增多的脫落酸可以抑制植物生長，促進營養(yǎng)器官的休眠和葉片的順序衰老與脫落，從而減少水分和能量的消耗。所以，噴灑脫落酸溶液可以提高植物的抗寒抗凍能力，幫助它們度過漫長的寒冬。目前，科學家們正在嘗試人為增加作物體內(nèi)脫落酸的含量，培育抗旱抗凍的新品種作物。希望這些改造后的“植物勇士”能適應(yīng)更加嚴酷的自然環(huán)境，使更多荒野變?yōu)榱继铩?/p>

昂貴的脫落酸

脫落酸在植物體內(nèi)的含量很低，導致提純天然活性脫落酸的成本非常高，其每毫克售價一度超過230美元（約合人民幣1672元）。高難度的提純技術(shù)和昂貴的價格一度使得天然活性脫落酸未能被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。不過，科研人員始終沒有放棄尋找廉價生產(chǎn)脫落酸的方法。20世紀90年代以來，中國科學院成都生物研究所的科研人員將合成脫落酸的各種酶轉(zhuǎn)移到微生物中，成功獲得了能產(chǎn)生天然活性脫落酸的高產(chǎn)菌株，使得脫落酸的生產(chǎn)成本大幅下降，讓曾經(jīng)昂貴的脫落酸廣泛應(yīng)用于糧食儲藏和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中。

脫落酸是植物體內(nèi)最為重要的激素之一，它與種子休眠、根系發(fā)育、落葉落果、抗旱反應(yīng)等很多生理過程有著極為密切的關(guān)系。植物學家們對脫落酸的研究從未停歇，相信隨著生物科技的進步，人們定會將脫落酸更好地應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，讓這種神奇的生物分子更好地造福人類。

【責任編輯】諶 燕