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MSOD抗逆增产剂研究+ 廖展如李东风梅伏生熊云刘宛乔 (华中师范大学化学系 湖北武汉430079) 超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase．SOD)是植物抗性系统酶。植物在逆境迫胁 F，SOD等抗性酶水平提高，以保护膜组织免受伤害，增强抵御逆境的能力。因此，增 加植物抗性酶水平就能增强作物的抗逆性，而且植物收获后存留在体内的SOD还具有保 质、保鲜的作用。 由于天然的SOD分离、提纯工艺复杂，价格昂贵(1克SOD需几十甚至几百美元)， 分子量太t不易透过膜，存活期短(在动物血液内仅存活6分钟)，易失去活性而根本不 可能在农业上应用。因此生物无机化学家们就试图用小分子化合物取而代之。 我们按照“结构相似，性质相近”的原则，根据天然SOD活性部位结构，合成了十 多种配体及其几百种SOD模型化合物。该系列化合物合成工艺路线简便、产率高、能耗 小、成本低、无污染，而且克服了天然SOD易失活和分子量大不易被植物吸收的缺点。 经过近十年来的田间试验，证明我们合成的MSOD能增强作物的抗逆性(抗旱、抗渍、 抗寒、抗早衰等)，使水稻增产20．9％(20亩统计结果)，棉花增产8．5—21．2％(50亩统 计结果)、小麦增产5．卜一14．3％、玉米增产15—49．4I％、花生增产8．5一14．I％；跟踪的 MSOD水溶液浸(拌)种或在重要生长期或 生理生化测试表明对上述作物用4—20ppm 逆境迫胁时对茎叶喷雾．可使植株SOD、CAT等抗性酶水平提高、电解质渗漏率下降、 脯氨酸含量下降、叶绿素含量增加和光台强度增大，从而增强作物的抗逆性；同时棉花 伏桃和伏前桃增多，提高了棉花衣分率，增加了棉纤维长度．达到了增产和提高产品质 量的效果：另外．使用MSOD的植株健壮．对棉花苗期立枯病、后期黄萎病等有一定的 在研究中。 根据植物生理学家的研究，作物抗逆是相互关联的，存在着交叉适应现象(cross adaptation)。即作物经受某种胁迫．不仅可以提高对该胁迫的抗性，而且可以增强对其他 胁迫的抗性。这表明植物在不同逆境胁迫下，可能存在共同的抗性和适应机制。作物受 到干旱、水渍、盐渍、寒泠、高温等逆境胁迫或病原微生物入侵，抗性系统会产生大量 活性氧(如0：。，H：0：和OH)这就是所谓“氧化应激”；但活性氧累积会引起脂质膜过 氧化和核酸、蛋白质降解损伤。植物防卫系统酶，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶 迫或病原微生物入侵造成的损伤。因此．提高抗氧化酶水平就能提高作物对逆境胁迫的 耐受性。近年国内、外对逆境和病原体胁追下活性氧和抗氧化酶研究甚多，但都是以“胁 迫”方式来激活植物提高抗氧化酶水平．这对处于正常生理状态的植物尚属可行，而对 正处于逆境的植物则无异于“雪上加霜”。 微量元素(所谓“微肥”)．特别是微量金属元素对植物之所以必需．是由于它们是 体内金属酶和金属蛋白起关键作用的活性部位必不可少的组分。换句话说．根据金属酶 和金属蛋白活性部位结构合成相似的配合物，比分别使用配体和金属盐或者它们的混台 物要好。因为未制成相对来说更稳定的配合物，无论配体或金属离子进入植物体内或土 壤都面临配体和有害金属离子的竞争性结合，生理活性不确定．且易流失造成浪费和污 ‘国家自然科学基金资助项目 ．739．． 染环境a化学家们众所周知．“结构相似．性质相同。”因此根据抗性酶活性部位结构殴 计、台成的模型化合物无疑会具有确定的生理活性，便于检测和研究构一效，量一效关 系·较易得到规律性认识和进行化学调控及修饰。但模型化合物又有别于真实的天然酶， 天然酶由于蛋白多肽链的特殊空间结构而具有特异选择性，而模型化合物没有蛋白链特 殊构象的限制，具有广谱性。即往往～种模型化台物兼有多种生理活性。例如我们合成 的MSOD就同时具有SOD和CAT活性；当含铜、铁的模型化合物处于低氧化态时(如 Cu(1)、Fe(II))还能运载O：，可改善湿害胁迫作物的嫌气性生长环境和抑制嫌气性病原微 生物。 MsOD抗逆剂是由含苯并咪唑的配体与金属离子反应制得的，原料均系国产，不依 赖于国外进口。目前我们改原来的固体熔融合成为液相合成．完全排除了原台成过程中 反应物升华和分解造成的损失和污染，也排除了