2020-06-14 04:07 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
獲取更多CSCB2020相關資訊
植物激素被稱為獨腳金內酯，它控制植物的發育以及宿主植物與共生真菌或寄生雜草之間的相互作用。在擬南芥和水稻中，蛋白質DWARF14（D14），MAX2，MAX2-Like 6、7和8的抑制劑（SMXL6，SMXL7和SMXL8）及其直系同源物在獨腳金內酯感知時形成複合物並發揮作用。然而，獨腳金內酯激活下遊轉錄仍然未知。
2020年6月11日，中國科學院遺傳發育研究所李家洋及王冰共同通訊在Nature 在線發表題為「Transcriptional regulation of strigolactone signalling in Arabidopsis」的研究論文，該研究使用合成的獨腳金內酯鑑定了擬南芥中的401 獨腳金內酯響應基因，並顯示這些植物激素主要通過轉錄激活BRANCHED 1，TCP DOMAIN蛋白質1和ANTHOCYANIN PIGMENT 1來調節枝條，葉片形狀和花色苷積累基因。該研究發現SMXL6靶向擬南芥基因組中的729個基因，並通過直接與其啟動子結合來抑制SMXL6，SMXL7和SMXL8的轉錄，表明SMXL6作為一種自動調節的轉錄因子，可維持獨腳金內酯信號的穩態。這些發現揭示了一種意想不到的機制，激素信號傳導的轉錄阻遏物可通過該機制直接識別DNA並調節高等植物中的轉錄。
植物的正常生長發育需要適宜的光照、溫度、水分和各種營養元素。在整個生命周期中, 植物還需不斷地應對各種環境變化。植物激素是植物自身產生的、微量濃度就能引起植物生理效應的信號分子, 在調節植物生長發育、應對環境變化和防禦病蟲害等方面具有重要作用, 影響植(作)物的生存、產量和品質。迄今研究得較為深入的植物激素包括生長素、赤黴素、乙烯、細胞分裂素、脫落酸、油菜素內酯、水楊酸、茉莉素和獨腳金內酯共9類小分子激素及一些重要的多肽類激素; 同時,一氧化氮和多胺類生長調節物質也受到高度關注。
獨腳金內酯是一類類胡蘿蔔素衍生的植物激素，對枝條分支，葉片發育，株高，花色苷積累，根繫結構以及對乾旱和磷酸鹽飢餓的適應性具有根本作用。擬南芥，水稻或豌豆中的D14蛋白和Striga hermonthica中的KARRIKIN INSENSITIVE2（KAI2）蛋白質的直向同源物已被鑑定為獨腳金內酯受體，其水解獨腳金內酯，與中間分子共價結合，並與F形成複合物盒蛋白D3和轉錄阻遏物D53。
D3可以採用兩種構象來調節D14的水解活性並介導D53的泛素化和降解。擬南芥中的D53及其直系同源物SMXL6，SMXL7和SMXL8（此後稱為SMXL6、7、8）是通過與轉錄因子以及轉錄共抑制蛋白TOPLESS（TPL）和TPL RELATED（TPR）相互作用而起作用的轉錄阻遏物。
獨腳金內酯信號通路中抑制子SMXL6,7,8的雙重功能工作模型（圖源自Nature ）
已經做出了巨大的努力來表徵對獨腳金內酯反應的基因，但是到目前為止，只有少數被鑑定出來，包括擬南芥和豌豆中的BRANCHED 1（BRC1），MAX3，MAX4，SMXL2、6、7、8等基因。這些適度的轉錄變化無法解釋獨腳金內酯如何調節植物發育的各個方面以及對各種環境信號的響應。此外，在實驗上廣泛使用的合成的獨腳金內酯類似物rac-GR24（包括一對對映異構體GR245DS和GR24ent-5DS），並刺激了獨腳金內酯和karrikin信號通路。因此，至關重要的是，通過使用能高效刺激獨腳金內酯信號傳導的化學物質來探索獨腳金內酯響應基因。
在這裡，該研究報告的關鍵獨腳金內酯反應基因的鑑定，這些基因專門調節各種發育過程，例如枝條分支，葉片發育，花色苷積累和乾旱適應性。更重要的是，該研究進一步表明SMXL6可以直接與SMXL6、7、8的啟動子結合併調節其轉錄，從而在獨腳金內酯信號傳導中起轉錄因子的作用。
該研究使用合成的獨腳金內酯鑑定了擬南芥中的401 獨腳金內酯響應基因，並顯示這些植物激素主要通過轉錄激活BRANCHED 1，TCP DOMAIN蛋白質1和ANTHOCYANIN PIGMENT 1來調節枝條，葉片形狀和花色苷積累基因。該研究發現SMXL6靶向擬南芥基因組中的729個基因，並通過直接與其啟動子結合來抑制SMXL6，SMXL7和SMXL8的轉錄，表明SMXL6作為一種自動調節的轉錄因子，可維持獨腳金內酯信號的穩態。這些發現揭示了一種意想不到的機制，激素信號傳導的轉錄阻遏物可通過該機制直接識別DNA並調節高等植物中的轉錄。
參考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2382-x
來源：iNature
1980-2020
原標題：《【學術前沿】陰陽兩極，李家洋/王冰揭示獨腳金內酯信號途徑的新發現：既是抑制子又是轉錄因子》
閱讀原文
特別聲明
本文為澎湃號作者或機構在澎湃新聞上傳並發布，僅代表該作者或機構觀點，不代表澎湃新聞的觀點或立場，澎湃新聞僅提供信息發布平臺。申請澎湃號請用電腦訪問http://renzheng.thepaper.cn。