植物(wù)烟雾探测器演变為(wèi)激素传感器

一项新(xīn)的研究表明，最初进化為(wèi)检测烟雾的植物(wù)分(fēn)子如何适应豌豆植物(wù)的激素传感器。这对农作物(wù)和绿化具有(yǒu)广泛的影响。

野火是毁灭性的，但它们也可(kě)以通过清除现有(yǒu)植被并让新(xīn)植物(wù)生長(cháng)来带来新(xīn)的生命。火灾多(duō)发地區(qū)的许多(duō)植物(wù)实际上需要暴露在火中才能(néng)使其种子发芽。在过去的十年中，科(kē)學(xué)家们发现了一种古老的受體(tǐ)蛋白，它可(kě)以检测燃烧植物(wù)材料产生的烟雾中称為(wèi) karrikins 的分(fēn)子。这种名為(wèi) KAI2 的“烟雾探测器”蛋白打开了加速种子发芽的分(fēn)子信号。

奇怪的是，KAI2 蛋白也存在于不生活在火區(qū)的各种植物(wù)中。现在，由 Nitzan Shabek 教授和加州大學(xué)戴维斯分(fēn)校 Shabek 植物(wù)生物(wù)學(xué)系研究生 Angelica Guercio 领导的一组研究人员揭示了豌豆植物(wù)中的这些受體(tǐ)，表明它们在感知植物(wù)生長(cháng)激素方面也发挥了作用(yòng)。职務(wù)。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，是因為(wèi)它们属于豆科(kē)植物(wù)，豆科(kē)植物(wù)是最大的开花(huā)植物(wù)科(kē)之一，其中包括几种作物(wù)。豆类有(yǒu)能(néng)力通过与微生物(wù)共生来“固定”空气中的氮。

他(tā)们发现原始的KAI2基因在豆科(kē)植物(wù)进化的早期就被复制，产生了两个基因，KAI2A和KAI2B。利用(yòng)遗传學(xué)、生物(wù)化學(xué)和蛋白质晶體(tǐ)學(xué)中的各种先进技术，他(tā)们发现这两种受體(tǐ)对不同的配體(tǐ)有(yǒu)反应，而 KAI2B 具有(yǒu)特定的范围广泛，包括一类新(xīn)兴的植物(wù)激素，称為(wèi)独脚金内酯。利用(yòng)结构生物(wù)學(xué)，他(tā)们还能(néng)够以原子分(fēn)辨率识别 KAI2 酶与独脚金内酯分(fēn)子反应的新(xīn)催化中间體(tǐ)。

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

独脚金内酯作為(wèi)植物(wù)激素

众所周知，Strigolides 会影响植物(wù)的多(duō)个过程，包括根和芽的生長(cháng)，以及根网络如何响应土壤中的真菌和微生物(wù)。通过这项新(xīn)工作，该团队能(néng)够更好地了解神秘的 karrikin 信号通路及其受體(tǐ)在非火相关植物(wù)中的作用(yòng)。 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(wù)群具有(yǒu)深遠(yuǎn)的影响。

这项工作是与法國(guó)巴黎萨克莱凡尔赛大學(xué)的 Alexandre de Saint Germaine、Catherine Rameau 和 François-Didier Boyer 以及德國(guó)慕尼黑大學(xué)的 Caroline Gutjahr 正在进行的合作的一部分(fēn)。该论文(wén)的其他(tā)作者是：Salar Torabi David Cornu、Marion Dalmais、Abdelhafid Bendahmane、Christine Le Signor、Jean-Paul Pillot 和 Philippe勒布里斯。