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植物烟雾探测器演变为激素传感器

发布时间:2022-03-18人气:21

一项新的研究表明,最初进化为检测烟雾的植物分子如何适应豌豆植物的激素传感器。这对农作物和绿化具有广泛的影响。

野火是毁灭性的,但它们也可以通过清除现有植被并让新植物生长来带来新的生命。火灾多发地区的许多植物实际上需要暴露在火中才能使其种子发芽。在过去的十年中,科学家们发现了一种古老的受体蛋白,它可以检测燃烧植物材料产生的烟雾中称为 karrikins 的分子。这种名为 KAI2 的“烟雾探测器”蛋白打开了加速种子发芽的分子信号。

奇怪的是,KAI2 蛋白也存在于不生活在火区的各种植物中。现在,由 Nitzan Shabek 教授和加州大学戴维斯分校 Shabek 植物生物学系研究生 Angelica Guercio 领导的一组研究人员揭示了豌豆植物中的这些受体,表明它们在感知植物生长激素方面也发挥了作用。职务。这项工作于 2 月 11 日发表在 Communications Biology 上。

研究人员之所以研究豌豆,是因为它们属于豆科植物,豆科植物是最大的开花植物科之一,其中包括几种作物。豆类有能力通过与微生物共生来“固定”空气中的氮。

他们发现原始的KAI2基因在豆科植物进化的早期就被复制,产生了两个基因,KAI2A和KAI2B。利用遗传学、生物化学和蛋白质晶体学中的各种先进技术,他们发现这两种受体对不同的配体有反应,而 KAI2B 具有特定的范围广泛,包括一类新兴的植物激素,称为独脚金内酯。利用结构生物学,他们还能够以原子分辨率识别 KAI2 酶与独脚金内酯分子反应的新催化中间体。

“与我们的合作者一起,我们能够将我们从 KAI2 受体的原子结构和质谱检测中的发现与植物实验相结合,以揭示这些受体在进化过程中是如何进化的,不仅可以感知激素,而且它们可以被准确地催化,”沙贝克说。

独脚金内酯作为植物激素

众所周知,Strigolides 会影响植物的多个过程,包括根和芽的生长,以及根网络如何响应土壤中的真菌和微生物。通过这项新工作,该团队能够更好地了解神秘的 karrikin 信号通路及其受体在非火相关植物中的作用。 Shabek 说,该领域对豆类农业系统和粮食生产以及整个绿色植物群具有深远的影响。

这项工作是与法国巴黎萨克莱凡尔赛大学的 Alexandre de Saint Germaine、Catherine Rameau 和 François-Didier Boyer 以及德国慕尼黑大学的 Caroline Gutjahr 正在进行的合作的一部分。该论文的其他作者是:Salar Torabi David Cornu、Marion Dalmais、Abdelhafid Bendahmane、Christine Le Signor、Jean-Paul Pillot 和 Philippe勒布里斯。


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