植物生长物质是指能够调节植物生长、发育的生理活性物质,根据其来源的不同,可分为植物激素和植物生长调节剂。其中,植物激素是植物体内产生的微量的对植物的生长、发育和衰老产生影响的有机物。植物激素主要包括:生长素类(Auxin)、赤霉素类(Gibberellin,GA)、细胞分裂素类(Cytokinin,CTK)、脱落酸类(Abscisic acid,ABA)、乙烯(Ethylene,ETH)和油菜素甾醇类(Brassinosteroid,BR)等其他分子。植物生长调节剂一般是指人工合成的、与植物激素有类似功能的有机物,低浓度条件下能对植物的生长发育起到有效作用。植物生长调节剂是分子结构、生理效应与植物激素类似的化合物,如生长素类生长调节剂,萘乙酸(Nnaphthylacetic acid,NAA)和 2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-Dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D);而吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)和吲哚丁酸(Indole-3-butyric acid,IB A)属于内源生长素,二者均能促进植物侧根与根毛的发育、伸长。我们新合成了 3-吲哚烷酸类化合物3-吲哚己酸(3-Indolehexanoic acid,IHA)其结构与IAA、IBA非常相似,但其是否具有生长素活性仍不清楚。为了探究IHA是否具有生长素生理效应,我们利用IAA、IBA和IHA分别对拟南芥野生型(WT)和根毛生成突变体rsl4rsl2幼苗进行了处理。研究结果表明,外源IAA、IBA和IHA均能抑制主根伸长,促进侧根和根毛发育,但三者对rsl4rsl2突变体根毛发育无影响。利用qRT-PCR检测发现,IAA、IBA和IHA均能诱导根毛相关基因RSL1、RSL2、RSL4和RHD6的表达。外源IAA、IBA和IHA处理均能降低拟南芥根部生长素输出载体蛋白PIN2-GFP和PIN1-YFP的荧光强度,其中IHA的抑制效果最强。同时,我们对生长素探针DR5::GUS材料进行了生长素处理。GUS染色结果表明,三者均能诱导探针DR5::GUS的表达,其中IHA诱导效果最强。另外,我们利用HPLC-MS/MS测定了拟南芥幼苗中IAA、IBA和IHA含量。测定结果表明,在对照情况下,拟南芥幼苗中IAA含量最高,IBA次之,IHA最低;有意思的是,与IAA和IBA处理不同的是,IHA处理幼苗后,IHA和IBA的含量均显著增加,IAA无明显变化,暗示在植物体内IHA可能会转化成IBA。总之,上述研究表明IHA可能是一种新的植物内源生长素,具有与IAA、IBA相似的生长素调控活性。为了进一步研究IHA的生理功能,我们利用qRT-PCR对生长素响应基因进行了检测。结果表明,IAA、IBA和IHA处理均诱导生长素正响应基因IAA2、GH3.3和ACS4的表达,其中IAA和IHA效果最强,IBA效果较弱;外源IAA、IBA和IHA处理均抑制生长素负响应基因ROT3和ATR1的表达,三者效果无显著差异。之后我们将IHA应用于农作物水稻和花生栽培中,实验结果表明,低浓度IHA显著提高了水稻与花生的株高和叶绿素含量,表明IHA可以促进植株的生长和光合作用。