Abstract: Phytohormones, as signaling molecules, play critical roles in regulating cell-to-cell and cell-to-environment communications. The mechanisms plant cells use to perceive phytohormones remain hot research topics in plant biology. Previous studies indicated that most plant hormones are perceived by non-covalent physical interactions with their corresponding receptors. After signaling pathways are initiated, the ligands usually dissociate with their binding receptors, which can interact with other receptor molecules or go through a degradation pathway. Therefore, ligand-receptor interaction is distinct from substrate-enzyme association. Recently, Xie and colleagues resolved a 3D structure of a strigolactone-induced AtD14-D3-ASK1 receptor complex. Strigolactones could be cleaved into a covalent-linked intermediate molecule in the reaction center of AtD14, the receptor of strigolactones. Further analyses revealed detailed molecular mechanisms of strigolactone-induced ligand-receptor complex formation and subsequent signaling initiation. Such a mechanism has never been reported in plants. These results provide significant insights into our better understanding of cellular signaling in plants.
图1https://www.chinbullbotany.com/article/2017/1674-3466/1674-3466-52-2-123/img_1.png<b>图1</b> 植物激素的配体-受体相互作用模式<br/>(A) 有关植物激素的经典研究认为激素分子(配体)与受体结合后可激活受体的信号转导, 但激素分子自身通常不会被受体修饰或降解; (B) 独脚金内酯被受体D14识别并被降解为中间活性分子CLIM, 且CLIM与D14以共价键相结合, 进而起始独脚金内酯的信号转导<br/><b>Figure 1</b> The interaction pattern of ligand-receptor for phytohormones<br/>(A) Classical plant hormones research suggests that hormone (ligand) was perceived by the receptor to initiate cellular signaling, but the ligand was not changed usually; (B) Strigolactone (SL) was hydrolysed by the open state D14 into an intermediate molecule (CLIM), which is covalently sealed inside the catalytic centre of D14 (in closed state) to trigger SL signal transduction Figure 1https://www.chinbullbotany.com/article/2017/1674-3466/1674-3466-52-2-123/img_1.png<b>图1</b> 植物激素的配体-受体相互作用模式<br/>(A) 有关植物激素的经典研究认为激素分子(配体)与受体结合后可激活受体的信号转导, 但激素分子自身通常不会被受体修饰或降解; (B) 独脚金内酯被受体D14识别并被降解为中间活性分子CLIM, 且CLIM与D14以共价键相结合, 进而起始独脚金内酯的信号转导<br/><b>Figure 1</b> The interaction pattern of ligand-receptor for phytohormones<br/>(A) Classical plant hormones research suggests that hormone (ligand) was perceived by the receptor to initiate cellular signaling, but the ligand was not changed usually; (B) Strigolactone (SL) was hydrolysed by the open state D14 into an intermediate molecule (CLIM), which is covalently sealed inside the catalytic centre of D14 (in closed state) to trigger SL signal transduction
图1 植物激素的配体-受体相互作用模式 (A) 有关植物激素的经典研究认为激素分子(配体)与受体结合后可激活受体的信号转导, 但激素分子自身通常不会被受体修饰或降解; (B) 独脚金内酯被受体D14识别并被降解为中间活性分子CLIM, 且CLIM与D14以共价键相结合, 进而起始独脚金内酯的信号转导 Figure 1 The interaction pattern of ligand-receptor for phytohormones (A) Classical plant hormones research suggests that hormone (ligand) was perceived by the receptor to initiate cellular signaling, but the ligand was not changed usually; (B) Strigolactone (SL) was hydrolysed by the open state D14 into an intermediate molecule (CLIM), which is covalently sealed inside the catalytic centre of D14 (in closed state) to trigger SL signal transduction
在对独脚金内酯的受体进行研究时, 发现水解酶D14可将独脚金内酯的人工合成类似物(GR24)水解为最终产物羟甲基丁烯内酯(D环, D-OH)和三环内酯ABC环(ABC-OH)。ABC-OH不能发挥与GR24相似的功能——抑制拟南芥腋芽的发生, 表明ABC-OH不是独脚金内酯的活性分子(Hamiaux et al., 2012)。D-OH在低浓度下不能替代GR24抑制水稻侧枝发生, 也不能替代GR24诱导OsD14与赤霉素信号抑制因子SLR1的相互作用, 表明其不具有独脚金内酯的生物学功能, 所以D-OH也不是独脚金内酯的活性分子(Nakamura et al., 2013)。因此, 对于独脚金内酯最终活性分子的分离鉴定成为这一新型植物激素研究的热点和难点。只有在分离到独脚金内酯的活性分子之后, 才能探究它与受体D14是如何相互作用, 也才能在分子水平上揭示受体D14与其配体结合后是如何与D3相互作用, 进而形成受体复合体, 将信号传递到下游信号元件。
近期, 谢道昕研究组揭示了独脚金内酯在促进寄生植物(如独脚金)种子萌发过程中的分子感知机理。独脚金内酯及其人工合成类似物可被独脚金中与AtD14同源的ShHTL7蛋白所感知, 并被其水解为可以与ShHTL7共价结合的中间活性分子CLIM, 从而启动下游信号转导(Yao et al., 2017)。
这种新型的配体-受体相互作用方式在植物激素研究中尚属首次报道, 为该领域研究开辟了新的途径, 也为研究其它小分子化合物与受体的结合提供了新的参考。如从野火烟(Nicotiana attenuata)中发现一类能促进种子萌发的小分子化合物Karrikins (Baldw- in et al., 1994)。自2004年首次从烟中分离鉴定到以来, 对Karrikins的结构及信号转导途径的研究已取得较大进展(Flematti et al., 2004)。Karrikins的结构与独脚金内酯相似, 而且与D14同源的α/β水解酶家族成员KAI2的功能缺失突变体对Karrikins不敏感(Wat- ers et al., 2012; Guo et al., 2013)。研究表明, Karrikins的下游信号途径也是通过D3/MAX2实现的(Nelson et al., 2011), 说明无论是其分子结构、生物学功能还是信号的传递途径都与独脚金内酯有极大的相似性。因此, 人们认为其信号分子的感知过程可能与独脚金内酯类似。
The authors have declared that no competing interests exist.
GuoY, ZhengZ, La ClairJJ, ChoryJ, NoelJP (2013). Smoke-derived karrikin perception by the alpha/beta- hydrolase KAI2 from Arabidopsis.Proc Natl Acad Sci USA 110, 8284-8289. [本文引用: 1]
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HamiauxC, DrummondRS, JanssenBJ, LedgerSE, CooneyJM, NewcombRD, SnowdenKC (2012). DAD2 is an alpha/beta hydrolase likely to be involved in the perception of the plant branching hormone, strigolactone.Curr Biol 22, 2032-2036. [本文引用: 1]
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HaywardA, StirnbergP, BeveridgeC, LeyserO (2009). Interactions between auxin and strigolactone in shoot branching control.Plant Physiol 151, 400-412. [本文引用: 1]
StirnbergP, FurnerIJ, Ottoline LeyserHM (2007). MAX2 participates in an SCF complex which acts locally at the node to suppress shoot branching.Plant J 50, 80-94. [本文引用: 1]
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TanX, Calderon-VillalobosLI, SharonM, ZhengC, RobinsonCV, EstelleM, ZhengN (2007). Mechanism of auxin perception by the TIR1 ubiquitin ligase. Nature 446, 640-645. [本文引用: 1]
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... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2005
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2010
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2009
... 通过对独脚金内酯信号转导途径的研究, 发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中D14 (DWARF14)蛋白的突变植株对体外施加独脚金内酯不敏感(Arite et al., 2009; Waters et al., 2012), 表明D14蛋白在独脚金内酯的信号感知过程中起重要作用.进一步研究发现, AtD14可招募F-box蛋白MAX2形成SCF复合体(在水稻中对应的同源蛋白分别为OsD14和D3) (Stirnberg et al., 2007; Nelson et al., 2011), 再通过泛素化介导的蛋白酶体降解途径, 促进抑制因子D53/D53-like SMXLs的泛素化降解(Jiang et al., 2013; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2015), 从而解除其对下游基因表达的抑制.尽管独脚金内酯信号转导途径的研究已经取得了一定的进展, 但对其信号感知仍有几大问题没有解决.如独脚金内酯的活性分子形式是什么? 它是如何与受体D14相互作用的? 受体D14在与其配体结合后又是如何发挥生物学功能的? ...
1 1994
... 这种新型的配体-受体相互作用方式在植物激素研究中尚属首次报道, 为该领域研究开辟了新的途径, 也为研究其它小分子化合物与受体的结合提供了新的参考.如从野火烟(Nicotiana attenuata)中发现一类能促进种子萌发的小分子化合物Karrikins (Baldw- in et al., 1994).自2004年首次从烟中分离鉴定到以来, 对Karrikins的结构及信号转导途径的研究已取得较大进展(Flematti et al., 2004).Karrikins的结构与独脚金内酯相似, 而且与D14同源的α/β水解酶家族成员KAI2的功能缺失突变体对Karrikins不敏感(Wat- ers et al., 2012; Guo et al., 2013).研究表明, Karrikins的下游信号途径也是通过D3/MAX2实现的(Nelson et al., 2011), 说明无论是其分子结构、生物学功能还是信号的传递途径都与独脚金内酯有极大的相似性.因此, 人们认为其信号分子的感知过程可能与独脚金内酯类似. ...
1 1966
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 1972
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2017
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2009
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2004
... 这种新型的配体-受体相互作用方式在植物激素研究中尚属首次报道, 为该领域研究开辟了新的途径, 也为研究其它小分子化合物与受体的结合提供了新的参考.如从野火烟(Nicotiana attenuata)中发现一类能促进种子萌发的小分子化合物Karrikins (Baldw- in et al., 1994).自2004年首次从烟中分离鉴定到以来, 对Karrikins的结构及信号转导途径的研究已取得较大进展(Flematti et al., 2004).Karrikins的结构与独脚金内酯相似, 而且与D14同源的α/β水解酶家族成员KAI2的功能缺失突变体对Karrikins不敏感(Wat- ers et al., 2012; Guo et al., 2013).研究表明, Karrikins的下游信号途径也是通过D3/MAX2实现的(Nelson et al., 2011), 说明无论是其分子结构、生物学功能还是信号的传递途径都与独脚金内酯有极大的相似性.因此, 人们认为其信号分子的感知过程可能与独脚金内酯类似. ...
1 2008
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2013
... 这种新型的配体-受体相互作用方式在植物激素研究中尚属首次报道, 为该领域研究开辟了新的途径, 也为研究其它小分子化合物与受体的结合提供了新的参考.如从野火烟(Nicotiana attenuata)中发现一类能促进种子萌发的小分子化合物Karrikins (Baldw- in et al., 1994).自2004年首次从烟中分离鉴定到以来, 对Karrikins的结构及信号转导途径的研究已取得较大进展(Flematti et al., 2004).Karrikins的结构与独脚金内酯相似, 而且与D14同源的α/β水解酶家族成员KAI2的功能缺失突变体对Karrikins不敏感(Wat- ers et al., 2012; Guo et al., 2013).研究表明, Karrikins的下游信号途径也是通过D3/MAX2实现的(Nelson et al., 2011), 说明无论是其分子结构、生物学功能还是信号的传递途径都与独脚金内酯有极大的相似性.因此, 人们认为其信号分子的感知过程可能与独脚金内酯类似. ...
1 2012
... 在对独脚金内酯的受体进行研究时, 发现水解酶D14可将独脚金内酯的人工合成类似物(GR24)水解为最终产物羟甲基丁烯内酯(D环, D-OH)和三环内酯ABC环(ABC-OH).ABC-OH不能发挥与GR24相似的功能——抑制拟南芥腋芽的发生, 表明ABC-OH不是独脚金内酯的活性分子(Hamiaux et al., 2012).D-OH在低浓度下不能替代GR24抑制水稻侧枝发生, 也不能替代GR24诱导OsD14与赤霉素信号抑制因子SLR1的相互作用, 表明其不具有独脚金内酯的生物学功能, 所以D-OH也不是独脚金内酯的活性分子(Nakamura et al., 2013).因此, 对于独脚金内酯最终活性分子的分离鉴定成为这一新型植物激素研究的热点和难点.只有在分离到独脚金内酯的活性分子之后, 才能探究它与受体D14是如何相互作用, 也才能在分子水平上揭示受体D14与其配体结合后是如何与D3相互作用, 进而形成受体复合体, 将信号传递到下游信号元件. ...
1 2009
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2011
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2011
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2013
... 通过对独脚金内酯信号转导途径的研究, 发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中D14 (DWARF14)蛋白的突变植株对体外施加独脚金内酯不敏感(Arite et al., 2009; Waters et al., 2012), 表明D14蛋白在独脚金内酯的信号感知过程中起重要作用.进一步研究发现, AtD14可招募F-box蛋白MAX2形成SCF复合体(在水稻中对应的同源蛋白分别为OsD14和D3) (Stirnberg et al., 2007; Nelson et al., 2011), 再通过泛素化介导的蛋白酶体降解途径, 促进抑制因子D53/D53-like SMXLs的泛素化降解(Jiang et al., 2013; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2015), 从而解除其对下游基因表达的抑制.尽管独脚金内酯信号转导途径的研究已经取得了一定的进展, 但对其信号感知仍有几大问题没有解决.如独脚金内酯的活性分子形式是什么? 它是如何与受体D14相互作用的? 受体D14在与其配体结合后又是如何发挥生物学功能的? ...
1 2015
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2008
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2013
... 在对独脚金内酯的受体进行研究时, 发现水解酶D14可将独脚金内酯的人工合成类似物(GR24)水解为最终产物羟甲基丁烯内酯(D环, D-OH)和三环内酯ABC环(ABC-OH).ABC-OH不能发挥与GR24相似的功能——抑制拟南芥腋芽的发生, 表明ABC-OH不是独脚金内酯的活性分子(Hamiaux et al., 2012).D-OH在低浓度下不能替代GR24抑制水稻侧枝发生, 也不能替代GR24诱导OsD14与赤霉素信号抑制因子SLR1的相互作用, 表明其不具有独脚金内酯的生物学功能, 所以D-OH也不是独脚金内酯的活性分子(Nakamura et al., 2013).因此, 对于独脚金内酯最终活性分子的分离鉴定成为这一新型植物激素研究的热点和难点.只有在分离到独脚金内酯的活性分子之后, 才能探究它与受体D14是如何相互作用, 也才能在分子水平上揭示受体D14与其配体结合后是如何与D3相互作用, 进而形成受体复合体, 将信号传递到下游信号元件. ...
2 2011
... 通过对独脚金内酯信号转导途径的研究, 发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中D14 (DWARF14)蛋白的突变植株对体外施加独脚金内酯不敏感(Arite et al., 2009; Waters et al., 2012), 表明D14蛋白在独脚金内酯的信号感知过程中起重要作用.进一步研究发现, AtD14可招募F-box蛋白MAX2形成SCF复合体(在水稻中对应的同源蛋白分别为OsD14和D3) (Stirnberg et al., 2007; Nelson et al., 2011), 再通过泛素化介导的蛋白酶体降解途径, 促进抑制因子D53/D53-like SMXLs的泛素化降解(Jiang et al., 2013; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2015), 从而解除其对下游基因表达的抑制.尽管独脚金内酯信号转导途径的研究已经取得了一定的进展, 但对其信号感知仍有几大问题没有解决.如独脚金内酯的活性分子形式是什么? 它是如何与受体D14相互作用的? 受体D14在与其配体结合后又是如何发挥生物学功能的? ... ... 这种新型的配体-受体相互作用方式在植物激素研究中尚属首次报道, 为该领域研究开辟了新的途径, 也为研究其它小分子化合物与受体的结合提供了新的参考.如从野火烟(Nicotiana attenuata)中发现一类能促进种子萌发的小分子化合物Karrikins (Baldw- in et al., 1994).自2004年首次从烟中分离鉴定到以来, 对Karrikins的结构及信号转导途径的研究已取得较大进展(Flematti et al., 2004).Karrikins的结构与独脚金内酯相似, 而且与D14同源的α/β水解酶家族成员KAI2的功能缺失突变体对Karrikins不敏感(Wat- ers et al., 2012; Guo et al., 2013).研究表明, Karrikins的下游信号途径也是通过D3/MAX2实现的(Nelson et al., 2011), 说明无论是其分子结构、生物学功能还是信号的传递途径都与独脚金内酯有极大的相似性.因此, 人们认为其信号分子的感知过程可能与独脚金内酯类似. ...
1 2009
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2010
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2007
... 通过对独脚金内酯信号转导途径的研究, 发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中D14 (DWARF14)蛋白的突变植株对体外施加独脚金内酯不敏感(Arite et al., 2009; Waters et al., 2012), 表明D14蛋白在独脚金内酯的信号感知过程中起重要作用.进一步研究发现, AtD14可招募F-box蛋白MAX2形成SCF复合体(在水稻中对应的同源蛋白分别为OsD14和D3) (Stirnberg et al., 2007; Nelson et al., 2011), 再通过泛素化介导的蛋白酶体降解途径, 促进抑制因子D53/D53-like SMXLs的泛素化降解(Jiang et al., 2013; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2015), 从而解除其对下游基因表达的抑制.尽管独脚金内酯信号转导途径的研究已经取得了一定的进展, 但对其信号感知仍有几大问题没有解决.如独脚金内酯的活性分子形式是什么? 它是如何与受体D14相互作用的? 受体D14在与其配体结合后又是如何发挥生物学功能的? ...
1 2007
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2008
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2015
... 通过对独脚金内酯信号转导途径的研究, 发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中D14 (DWARF14)蛋白的突变植株对体外施加独脚金内酯不敏感(Arite et al., 2009; Waters et al., 2012), 表明D14蛋白在独脚金内酯的信号感知过程中起重要作用.进一步研究发现, AtD14可招募F-box蛋白MAX2形成SCF复合体(在水稻中对应的同源蛋白分别为OsD14和D3) (Stirnberg et al., 2007; Nelson et al., 2011), 再通过泛素化介导的蛋白酶体降解途径, 促进抑制因子D53/D53-like SMXLs的泛素化降解(Jiang et al., 2013; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2015), 从而解除其对下游基因表达的抑制.尽管独脚金内酯信号转导途径的研究已经取得了一定的进展, 但对其信号感知仍有几大问题没有解决.如独脚金内酯的活性分子形式是什么? 它是如何与受体D14相互作用的? 受体D14在与其配体结合后又是如何发挥生物学功能的? ...
2 2012
... 通过对独脚金内酯信号转导途径的研究, 发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中D14 (DWARF14)蛋白的突变植株对体外施加独脚金内酯不敏感(Arite et al., 2009; Waters et al., 2012), 表明D14蛋白在独脚金内酯的信号感知过程中起重要作用.进一步研究发现, AtD14可招募F-box蛋白MAX2形成SCF复合体(在水稻中对应的同源蛋白分别为OsD14和D3) (Stirnberg et al., 2007; Nelson et al., 2011), 再通过泛素化介导的蛋白酶体降解途径, 促进抑制因子D53/D53-like SMXLs的泛素化降解(Jiang et al., 2013; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2015), 从而解除其对下游基因表达的抑制.尽管独脚金内酯信号转导途径的研究已经取得了一定的进展, 但对其信号感知仍有几大问题没有解决.如独脚金内酯的活性分子形式是什么? 它是如何与受体D14相互作用的? 受体D14在与其配体结合后又是如何发挥生物学功能的? ... ... 这种新型的配体-受体相互作用方式在植物激素研究中尚属首次报道, 为该领域研究开辟了新的途径, 也为研究其它小分子化合物与受体的结合提供了新的参考.如从野火烟(Nicotiana attenuata)中发现一类能促进种子萌发的小分子化合物Karrikins (Baldw- in et al., 1994).自2004年首次从烟中分离鉴定到以来, 对Karrikins的结构及信号转导途径的研究已取得较大进展(Flematti et al., 2004).Karrikins的结构与独脚金内酯相似, 而且与D14同源的α/β水解酶家族成员KAI2的功能缺失突变体对Karrikins不敏感(Wat- ers et al., 2012; Guo et al., 2013).研究表明, Karrikins的下游信号途径也是通过D3/MAX2实现的(Nelson et al., 2011), 说明无论是其分子结构、生物学功能还是信号的传递途径都与独脚金内酯有极大的相似性.因此, 人们认为其信号分子的感知过程可能与独脚金内酯类似. ...
1 2015
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2016
... 植物激素是指植物自身产生, 并自产生部位运输到作用部位, 在极低浓度下就有明显生理效应的一类微量有机物质.除传统六大类激素——生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯和油菜素内酯外, 独脚金内酯、水杨酸及茉莉酸等也被公认为是植物激素.甚至植物中广泛存在的分泌型小肽分子也被认为是一类植物的多肽激素(Motomitsu et al., 2015).植物激素在细胞伸长与分裂、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面分别或相互协调地调控植物的生长发育及逆境响应.早期对植物激素及其受体相互作用的研究表明, 已知的植物激素都是以非共价键的形式可逆地与受体相互作用, 进而启动下游信号转导, 以发挥其调节功能(Tan et al., 2007; Murase et al., 2008; Santiago et al., 2009; Sheard et al., 2010; Hothorn et al., 2011a, 2011b) (图1A).这也正是与“底物-酶”相互作用的不同之处(Fang and Chen, 2017).最近, 清华大学谢道昕研究组发现独脚金内酯信号感知有别于其它已知激素与其受体的相互作用方式(Yao et al., 2016) (图1B). ...
1 2017
... 近期, 谢道昕研究组揭示了独脚金内酯在促进寄生植物(如独脚金)种子萌发过程中的分子感知机理.独脚金内酯及其人工合成类似物可被独脚金中与AtD14同源的ShHTL7蛋白所感知, 并被其水解为可以与ShHTL7共价结合的中间活性分子CLIM, 从而启动下游信号转导(Yao et al., 2017). ...
1 2010
... 独脚金内酯是一类天然的独脚金醇类化合物的总称.最初是从棉花(Gossypium hirsutum)根分泌液中分离出来的, 被认为是独脚金属(Striga spp.)植物种子萌发的刺激物, 因此被命名为独脚金内酯(Cook et al., 1966, 1972).研究表明, 独脚金内酯能诱导寄生植物种子的萌发(Yoneyama et al., 2010), 促进丛枝真菌菌丝分支及营养吸收(Akiyama et al., 2005, 2010; Akiyama and Hayashi, 2006), 并与生长素和细胞分裂素协同调节植物侧枝发生(Umehara et al., 2008; Gomez-Roldan et al., 2008; Ferguson and Beveridge, 2009; Hayward et al., 2009; Xu et al., 2015). ...
1 2013
... 通过对独脚金内酯信号转导途径的研究, 发现拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中D14 (DWARF14)蛋白的突变植株对体外施加独脚金内酯不敏感(Arite et al., 2009; Waters et al., 2012), 表明D14蛋白在独脚金内酯的信号感知过程中起重要作用.进一步研究发现, AtD14可招募F-box蛋白MAX2形成SCF复合体(在水稻中对应的同源蛋白分别为OsD14和D3) (Stirnberg et al., 2007; Nelson et al., 2011), 再通过泛素化介导的蛋白酶体降解途径, 促进抑制因子D53/D53-like SMXLs的泛素化降解(Jiang et al., 2013; Zhou et al., 2013; Wang et al., 2015), 从而解除其对下游基因表达的抑制.尽管独脚金内酯信号转导途径的研究已经取得了一定的进展, 但对其信号感知仍有几大问题没有解决.如独脚金内酯的活性分子形式是什么? 它是如何与受体D14相互作用的? 受体D14在与其配体结合后又是如何发挥生物学功能的? ...
