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研究人员探究根皮素对玉米幼苗的毒性及作用模式,发现其多方面影响细胞过程,为天然除草剂研究助力。
杂草会对作物产量产生负面影响,这使得合成除草剂被广泛用于除草。然而,这些合成除草剂会对环境和人类健康造成不利影响。因此,由于天然产物更安全、更环保,人们开始探索将其作为合成除草剂的替代品。植物化学物质,包括像根皮素(Phloretin)这样的二氢查尔酮,因其生物效应受到了关注。这项研究检测了根皮素(0 - 500 μM)对水培玉米幼苗的植物毒性(Phytotoxicity),并通过包括蛋白质组分析(Proteomic analysis)在内的多种方法确定了其作用模式。
根皮素以剂量依赖的方式抑制玉米幼苗根系生长。这种抑制作用伴随着根尖对氰化钾(KCN)敏感的呼吸作用显著下降,以及根系中 ATP/ADP 和 ATP/AMP 比值的降低。在分离出的线粒体中,根皮素抑制了 Ⅲ 态呼吸,这表明呼吸作用受损的主要机制是抑制了 FoF1-ATP 合酶复合体。此外,在体外条件下,根皮素能够氧化 NADH,这意味着它可能减少了 NADH 向呼吸链的供应。
与此同时,呼吸模式的改变伴随着抗氧化代谢酶活性的升高,以及活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和共轭二烯水平的上升。蛋白质组分析显示,根皮素对幼苗生长的影响与防御机制、能量产生和水分运输功能相关蛋白丰度的变化密切相关。总体而言,观察到的根系生长受抑制,再加上呼吸模式、抗氧化代谢和蛋白质丰度的改变,表明根皮素对细胞过程有多方面的影响。