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植物煙霧探測器演變?yōu)榧に貍鞲衅?/dl>
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2022/2/24

一項(xiàng)新的研究表明,進(jìn)化為檢測煙霧的植物分子如何被改編為豌豆植物的激素傳感器。這對農(nóng)作物和綠色植物具有廣泛的影響。


野火是毀滅性的,但它們也可以通過清除現(xiàn)有植被并讓新植物長出來帶來新的生命;馂(zāi)多發(fā)地區(qū)的許多植物實(shí)際上需要暴露在火中才能使種子發(fā)芽。在過去的十年中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種古老的受體蛋白,它可以檢測燃燒植物材料產(chǎn)生的煙霧中稱為 karrikins 的分子。這種名為 KAI2 的“煙霧探測器”蛋白啟動分子信號,加速種子發(fā)芽。


奇怪的是,KAI2 蛋白也出現(xiàn)在各種不生活在火區(qū)的植物物種中,F(xiàn)在,由 Nitzan Shabek 教授和加州大學(xué)戴維斯分校植物生物學(xué)系 Shabek 的研究生 Angelica Guercio 領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員揭示了豌豆植物中的這些受體,表明它們在感知植物中的生長激素方面也發(fā)揮了作用。這項(xiàng)工作于 2 月 11 日發(fā)表在Communications Biology上。


研究人員之所以研究豌豆,是因?yàn)樗鼈儗儆诙箍浦参,豆科植物是開花植物科之一,包括幾種農(nóng)作物。豆類有能力通過與微生物共生來“固定”空氣中的氮。


他們發(fā)現(xiàn)原始的 KAI2 基因在豆科植物進(jìn)化的早期就被復(fù)制,產(chǎn)生了兩個基因,KAI2A 和 KAI2B。他們使用遺傳學(xué)、生物化學(xué)和蛋白質(zhì)晶體學(xué)的各種先進(jìn)技術(shù),發(fā)現(xiàn)這兩種受體對不同的配體有反應(yīng),其中 KAI2B 具有特別廣泛的范圍,包括一類新興的植物激素,稱為獨(dú)腳金內(nèi)酯。利用結(jié)構(gòu)生物學(xué),他們還能夠以原子分辨率確定 KAI2 酶與獨(dú)腳金內(nèi)酯分子反應(yīng)的新催化中間體。


“與我們的合作者一起,我們能夠?qū)⑽覀儚?KAI2 受體的原子結(jié)構(gòu)和質(zhì)譜檢測中獲得的發(fā)現(xiàn)與植物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,以揭示這些受體在進(jìn)化過程中如何分化,不僅可以感知激素,還可以準(zhǔn)確地催化它們, ”沙貝克說。


獨(dú)腳金內(nèi)酯作為植物激素


眾所周知,獨(dú)腳金內(nèi)酯會影響植物的多種過程,包括根和芽的生長,以及根網(wǎng)絡(luò)如何對土壤中的真菌和微生物作出反應(yīng)。通過這項(xiàng)新工作,該團(tuán)隊(duì)能夠更好地了解神秘的 karrikin 信號通路及其受體在非火相關(guān)植物中的作用。Shabek 說,這一領(lǐng)域?qū)Χ箍浦参锏霓r(nóng)業(yè)系統(tǒng)和糧食生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)的影響,并且對整個綠色植物群也有影響。


這項(xiàng)工作是與法國凡爾賽巴黎薩克雷大學(xué)的 Alexandre de Saint Germaine、Catherine Rameau 和 Fran?ois-Didier Boyer 以及德國慕尼黑大學(xué)的 Caroline Gutjahr 正在進(jìn)行的合作的一部分。該論文的其他作者是:Salar Torabi David Cornu、Marion Dalmais、Abdelhafid Bendahmane、Christine Le Signor、Jean-Paul Pillot 和 Philippe Le Bris。


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