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近日，植物科學知名期刊The Plant Cell在線發表了中科院遺傳發育所和中國農科院農業基因組所研究團隊題為Strigolactone and Karrikin Signaling Pathways Elicit Ubiquitination and Proteolysis of SMXL2 to Regulate Hypocotyl Elongation in Arabidopsis thaliana的研究論文，揭示了獨腳金內酯和karrikins信號途徑在調控下胚軸伸長中的作用機制。中科院遺傳所王冰和農業基因組所熊國勝為論文通訊作者，王磊為第一作者。
獨腳金內酯（Strigolactones, SLs）和karrikins（KARs）是影響植物發育的重要信號分子。SLs是天然的獨腳金醇類化合物及人工合成類似物的總稱，最早從獨腳金非寄主植物棉花的根際分泌物中提取獲得，最先分離出的獨腳金內酯是獨腳金醇 (Strigol)。已有的研究表明，SLs在植物分枝和根的發育方面具有調控作用。KARs是在野火煙中發現的一類小分子有機物，其化學結構、信號通路以及生物學功能與 SLs十分相似。
在擬南芥中，SLs和KARs分別被DWARF14 (D14)和KARRIKIN INSENSITIVE2 (KAI2) 兩個受體識別，但兩種信號途徑都利用F-box蛋白MORE AXILLARY GROWTH2（MAX2），靶向降解轉錄抑制蛋白SMAX1-LIKE（SMXL）的不同成員。SLs和KARs兩種信號均抑制幼苗的下胚軸伸長，但是這種信號是交叉進行還是平行發生的？這一關鍵問題目前尚不明確。
該研究發現，SL（本研究使用的是SL化學合成物類似物GR244DO）增強了SL受體D14和SMXL2之間的相互作用，而KAR（本研究使用的是KAR的替代物GR24ent-5DS）誘導了KAR受體KAI2與SMAX1和SMXL2的締合。SL和KAR兩種信號都可觸發SMXL2的多聚泛素化和降解，其中GR244DO依賴於D14，GR24ent-5DS依賴於KAI2。SMXL2在下胚軸響應GR244DO起關鍵作用，而SMXL2和SMAX1在下胚軸響應GR24ent-5DS中具有冗餘的功能。此外，GR244DO通過SMXL2誘導了D14-LIKE2（DLK2）和KAR-UP F-BOX1（KUF1）的表達，而GR24ent-5DS通過SMAX1和SMXL2誘導了這些基因的表達。
以上這些發現表明，SL和KAR均可觸發SMXL2的多聚泛素化和降解，揭示了SL和KAR兩條信號途徑相互交叉在調控基因表達和下胚軸伸長中發揮作用。
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