植物煙霧探測器演變為激素傳感器

一項新的研究表明，最初進化為檢測煙霧的植物分子如何適應豌豆植物的激素傳感器。這對農作物和綠化具有廣泛的影響。

野火是毀滅性的，但它們也可以通過清除現有植被并讓新植物生長來帶來新的生命。火災多發地區的許多植物實際上需要暴露在火中才能使其種子發芽。在過去的十年中，科學家們發現了一種古老的受體蛋白，它可以檢測燃燒植物材料產生的煙霧中稱為 karrikins 的分子。這種名為 KAI2 的“煙霧探測器”蛋白打開了加速種子發芽的分子信號。

奇怪的是，KAI2 蛋白也存在于不生活在火區的各種植物中。現在，由 Nitzan Shabek 教授和加州大學戴維斯分校 Shabek 植物生物學系研究生 Angelica Guercio 領導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生長激素方面也發揮了作用。職務。這項工作于 2 月 11 日發表在 Communications Biology 上。

研究人員之所以研究豌豆，是因為它們屬于豆科植物，豆科植物是最大的開花植物科之一，其中包括幾種作物。豆類有能力通過與微生物共生來“固定”空氣中的氮。

他們發現原始的KAI2基因在豆科植物進化的早期就被復制，產生了兩個基因，KAI2A和KAI2B。利用遺傳學、生物化學和蛋白質晶體學中的各種先進技術，他們發現這兩種受體對不同的配體有反應，而 KAI2B 具有特定的范圍廣泛，包括一類新興的植物激素，稱為獨腳金內酯。利用結構生物學，他們還能夠以原子分辨率識別 KAI2 酶與獨腳金內酯分子反應的新催化中間體。

“與我們的合作者一起，我們能夠將我們從 KAI2 受體的原子結構和質譜檢測中的發現與植物實驗相結合，以揭示這些受體在進化過程中是如何進化的，不僅可以感知激素，而且它們可以被準確地催化，”沙貝克說。

獨腳金內酯作為植物激素

眾所周知，Strigolides 會影響植物的多個過程，包括根和芽的生長，以及根網絡如何響應土壤中的真菌和微生物。通過這項新工作，該團隊能夠更好地了解神秘的 karrikin 信號通路及其受體在非火相關植物中的作用。 Shabek 說，該領域對豆類農業系統和糧食生產以及整個綠色植物群具有深遠的影響。

這項工作是與法國巴黎薩克萊凡爾賽大學的 Alexandre de Saint Germaine、Catherine Rameau 和 Fran?ois-Didier Boyer 以及德國慕尼黑大學的 Caroline Gutjahr 正在進行的合作的一部分。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勒布里斯。