植物调节剂，通常被称为植物生长调节剂或植物激素，是一类能够影响植物生长和发展的化合物。这些物质可以是天然的也可以是合成的，主要通过调节植物的生理过程来促进或抑制生长、开花、结果等。以下是植物调节剂发现的简要历程：
1. 天然植物激素的发现
生长素：吲哚乙酸（IAA）是最常见的生长素。在20世纪初，科学家们首次发现了生长素，这是第一个被发现的植物激素。它起源于植物的顶端生长点，能够促进细胞伸长，影响植物的向光性和向地性。生长素能够促进细胞的伸长，这通常在植物的茎和根的顶端生长点表现得尤为明显。例如，当植物顶端受到生长素的影响时，细胞会迅速伸长，使植物向上生长。生长素在植物的光向性中起关键作用。当植物的一侧受到光照时，生长素会向阴暗的一侧移动，导致那一侧的细胞伸长更快，从而使植物向光源弯曲生长。这种现象在许多植物中都很常见，例如向日葵和豆苗。生长素还影响植物的向地性（重力向性）。在根部，生长素通常集中在根的上部，导致上部细胞的生长减缓，而下部细胞的生长加速，从而使根部向下生长。有些植物在受到重力影响时，其根部的生长会更加明显地向下延伸。生长素在控制分枝和侧芽生长方面也起重要作用。顶端生长素的浓度高会抑制侧芽的生长，这一现象被称为顶端优势。当植物的顶端被切除时，生长素水平下降，侧芽会开始生长，导致植物更加茂盛。生长素还参与果实的发育。例如，在果实尚未成熟时，生长素的产生和释放会促进果实的生长和成熟过程。
赤霉素：在1930年代，赤霉素被发现，它来自一种真菌，能够促进种子的发芽、植物的生长和开花。赤霉素最初是从一种名为赤霉病菌的真菌中发现的。这种真菌会导致水稻等植物的赤霉病，感染后植物会出现异常的生长，表现为徒长和过度发育。从这种真菌中分离出的化合物就是赤霉素。如GA3（赤霉素酸）。促进种子发芽、茎的伸长、果实的发育和花的开花等。
细胞分裂素：1950年代，细胞分裂素的发现进一步丰富了植物激素的种类。如腺苷酸、巴基丁等。主要促进细胞分裂、延缓衰老和促进侧芽生长。细胞分裂素能够促使细胞进行分裂，尤其是在芽和根的生长点。例如，在植物的嫩芽中，细胞分裂素的作用可以导致新细胞的产生，从而使芽迅速生长，形成新的枝条。细胞分裂素能够延缓叶片的衰老过程，这一现象被称为“抗衰老效应”。在施用细胞分裂素后，植物的叶片会保持更长时间的绿色和活力，并延缓黄化。细胞分裂素能促进侧芽的生长，打破顶端优势。当顶端生长素水平下降时，细胞分裂素可以促使侧芽发育，使植物更加茂盛。例如，在修剪后，植物的侧芽会由于细胞分裂素的作用而迅速生长，形成新的分枝。胞分裂素也可以促进根系的生长，尤其是在特定的生长阶段。当与生长素共同作用时，细胞分裂素可以协调根和芽的生长，促进植物的整体健康。细胞分裂素在花的发育中也起到重要作用。它可以促进花的形成和发育，提高开花率，影响种子的形成。细胞分裂素在果实的发育和成熟过程中也发挥着作用，它能促进果实的细胞分裂，从而影响果实的大小和品质。
细胞分裂素主要是在植物的根部、种子和嫩叶等部位产生的。在根尖的分生组织中，细胞分裂素由特定的细胞合成并释放到周围的细胞中，促进根的生长和细胞分裂。在种子的发育过程中，细胞分裂素也会被合成。种子中的细胞分裂素能够促进胚的发育和生长，影响种子的萌发。嫩叶和植物的生长点也是细胞分裂素的重要来源。细胞分裂素也可以由一些土壤微生物合成，特别是某些类型的细菌（如根瘤菌和某些放线菌）。这些微生物在植物根部的共生关系中释放细胞分裂素，从而促进植物的生长。植物体内的腺嘌呤类物质经过特定的酶促反应转化为细胞分裂素。细胞分裂素的产生和分配受到其他植物激素（如生长素和赤霉素）的调控。生长素通常会抑制侧芽的生长，而细胞分裂素则促进侧芽的发育，这两者之间的平衡对于植物的形态发育至关重要。
乙烯：乙烯（Ethylene）在20世纪50年代被确认是一种植物激素，：促进果实成熟、花朵凋谢、叶片脱落和植物对逆境的反应。植物学家注意到某些植物在成熟时会释放气体，这种气体与植物的成熟和衰老有关。这种气体能够影响植物的生长和发育。乙烯的化学结构被确定为C₂H₄。研究发现，乙烯与果实成熟、花的凋谢、叶片的掉落等过程密切相关。主要由氨基酸通过一系列酶促反应合成。乙烯在农业中的应用逐渐被认可，如用于促进水果成熟、延长花卉的保鲜期等。在现代农业中，乙烯的合成抑制剂和乙烯释放剂被广泛用于调控植物的成熟和生长。
脱落酸：植物学家注意到某些植物在果实成熟或叶片脱落时会产生特定的生理变化，这些变化与植物激素有关。60年代首次从落叶植物（如棉花）的叶片中分离出一种生物活性物质，命名为“脱落酸”，因为它与叶片脱落的过程相关。并确认其为一种五碳的有机酸。脱落酸在植物的应激反应中发挥重要作用，特别是在干旱和其他逆境条件下。它能够帮助植物调节气孔的开闭，减少水分损失，从而增强植物的抗逆性。尤其是在调控植物水分管理和改善作物抗逆性方面。
脱落酸的合成主要发生在植物的叶片、根部和果实等部位，在植物的生长后期，尤其是果实成熟和叶片脱落时，脱落酸的产生量会增加。脱落酸的合成和其他植物激素（如生长素、细胞分裂素和乙烯）之间存在复杂的相互作用，影响其合成和功能。脱落酸合成后，会在细胞内储存，并通过植物的导管系统运输到需要的部位，如气孔、根部和果实等，以调控植物的生理反应。
水杨酸：在古代，柳树树皮被广泛用于民间医学，主要用于缓解疼痛和抗炎。
1828年，首次从柳树皮中成功提取出水杨酸。这一发现标志着水杨酸作为化学物质的正式识别。水杨酸的分子式为C₇H₆O₃，它是一个有羟基（-OH）和羧基（-COOH）官能团的芳香酸。水杨酸的药用价值被用于缓解疼痛、降低发热和治疗风湿病等。后来，阿司匹林作为水杨酸的衍生物于1897年被合成并广泛应用。
水杨酸的应用：水杨酸被广泛用于抗炎、止痛和治疗皮肤疾病（如痤疮）等。水杨酸在植物中作为信号分子，参与调节植物的生长和应对病原体的防御反应。在植物的免疫反应中发挥重要作用，帮助植物抵御病害。
油酸：功能：参与植物的防御反应，调节花、果实发育和应对生物逆境（如昆虫侵害和病原体）。可以作为植物生长调节剂，影响植物的生长和发育。油酸在植物中起到信号分子的作用，能够增强植物对环境压力的抵抗力，如干旱、盐碱和病害等。它通过调节植物的抗逆境反应，提高植物的生存率。油酸有助于促进植物根系的生长和发育，提高根系的吸收能力，从而增强植物对水分和养分的获取。油酸作为细胞膜的重要组成部分，能够影响细胞膜的流动性和稳定性，从而提高细胞的功能和适应能力。油酸参与植物激素的合成和调节，如生长素、赤霉素等，从而影响植物的生长发育过程。油酸能够增强植物的免疫反应，提高抗病能力。它可以促进植物体内抗病物质的合成，从而抵御病原菌的侵袭。油酸的应用不仅有助于植物的生长，还能提高植物产物的营养品质。例如，在某些作物中，油酸的含量提高有助于改善油脂的营养成分。
植物如何吸收油酸：通过根系吸收：植物主要通过根系吸收水分和溶解在水中的营养物质。油酸作为一种脂肪酸，通常以游离态或与其他分子结合的形式存在。植物可以通过根部的细胞膜吸收油酸。油酸可以通过细胞膜的被动扩散或通过特定的转运蛋白进入植物细胞。脂肪酸分子较小，较容易穿透细胞膜。土壤中的微生物可以分解植物残体并释放油酸，这种油酸可能被植物根系吸收，进一步促进植物生长。在农业或植物生长调节的应用中，通常会将油酸与其他物质（如表面活性剂）混合，以提高其在水相中的分散性和有效性。
2. 合成植物调节剂的开发
随着对植物生长调节剂理解的深入，科学家们开始合成植物调节剂，以便更好地控制植物的生长和发育。例如：
合成生长素：如2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）被用于农业上控制杂草生长。模拟植物内源生长素的作用，干扰植物的正常生长调节过程。2,4-D的应用导致植物细胞的过度伸长和分裂，尤其是在杂草中，这种不寻常的生长反应会导致植物的失调，阻碍其正常的发育过程。
杂草细胞在高浓度的2,4-D作用下会出现“生长过度”和“异型生长”，最终导致植物的萎缩和死亡。影响细胞壁的合成：导致细胞壁变得不稳定，影响细胞的结构。影响根系的正常发展，使得杂草根系发育不良。影响光合作用，导致能量供应不足，从而抑制生长。
合成赤霉素：合成赤霉素被用于促进农作物的生长和提高产量。
其他合成激素：例如，合成的细胞分裂素和乙烯抑制剂也被广泛应用于农业和园艺中，帮助调节植物的生长周期和延长储存期。
3. 现代研究与应用
随着生物技术的发展，植物调节剂的研究不断深入，现代科学家们利用分子生物学和基因工程技术，探索植物激素的作用机制，以便开发出更高效且环境友好的植物调节剂。
4. 对农业的影响
植物调节剂的发现和应用极大地推动了现代农业的发展。它们不仅提高了作物的产量和质量，还帮助农民更好地管理植物生长，抵御病虫害，提高抗逆性。
植物调节剂的发现是植物科学史上的重要里程碑，它将植物生理学与农业实践结合起来，促进了更高效和可持续的农业发展。通过理解和利用这些调节剂，科学家和农民能够更好地应对全球粮食安全和环境挑战。