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植物激素茉莉酸也具有以前未知的功能

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-07-05浏览次数:752

茉莉酸不仅是化妆品和香水工业中使用的茉莉植物的芳香气味。通过例如咀嚼食草动物而受到伤害的植物产生茉莉酸作为防御信号,充当植物激素以产生其防御反应 - 包括例如有毒物质的形成。他们甚至使用挥发性茉莉酸衍生物来警告他们的邻居及时抵御不断上升的威胁。

今天,由德国巴伐利亚州Julius-Maximilians-UniversittWürzburg(JMU)的植物生物学家Dirk Becker领导的国际团队报告了他们在科学杂志“发育细胞”中对茉莉酸效应的新发现。他们发现茉莉酸也参与了气孔的快速闭合。

伤口通过茉莉酸诱导气孔闭合

气孔是由植物叶的表皮中的两个保卫细胞形成的容纳孔。它们控制光合作用所必需的二氧化碳摄入量,同时控制植物的水分平衡。植物激素脱落酸(ABA)代表了气孔关闭的关键信号。植物在干旱胁迫期间产生ABA以保存水。

在通过生物胁迫控制来控制细胞体积的实验中,JMU植物生理学和生物物理学主席团队指出,模式植物拟南芥叶片的机械损伤也很快导致气孔关闭。令人惊讶的是,这种效果不仅限于受伤的叶子,而且还发生在相邻的叶子中。

“此观察结果之前尚未报道,并向我们表明茉莉酸信号通路可能已在保卫细胞中开启,”Dirk Becker解释说。但是你如何监测保卫细胞中的茉莉酸信号呢?在这里,Würzburg团队得到了植物生物学家Antoine Larrieu(EcoleNormaleSupérieureLyon)的帮助,他开发了一种用于监测活细胞中茉莉的遗传编码荧光传感器。酮酸信号。他可以证明伤口确实激活了保卫细胞中的茉莉酸信号级联反应。

从茉莉酸到钾通道

气孔关闭需要保护细胞离子通道介导的阴离子和钾流出。为了解茉莉酸控制气孔关闭的分子机制,Becker团队寻找对茉莉酸处理没有反应的突变体。

当筛选一系列保护细胞离子通道的突变体时,他们发现K +通道(GORK)是茉莉酸诱导的气孔关闭的基本目标。与J?rgKudla(Universit?tMünster)和Erwin Grill(TechnischeUniversit?tMünchen)的实验室合作,他们可以识别钙依赖性蛋白激酶 - 植物特异性CBL/CIPK复合物 - 以相互作用和调节GORK钾通道活性。 “伤口诱导保卫细胞中的钙信号传导。在电生理学研究中,我们可以证明钙结合的CBL1/CIPK5复合物激活离子通道,”Dirk Becker说。

两种具有分子串扰的植物激素

该小组进一步确定了蛋白磷酸酶ABI2以抵消激酶介导的通道激活,从而代表保卫细胞中茉莉酸信号传导的负调节剂。 Becker进一步解释说,“有趣的是,ABI2是植物干旱激素ABA的共同受体。这表明两种植物激素茉莉酸和脱落酸之间存在分子串扰。”事实上,与Pedro Rodriguez实验室(Universitat Politecnica)和瓦伦西亚的同事一起,研究小组可以证明缺乏ABA受体的拟南芥突变体对茉莉酸不敏感。

在他们的故事中,由JMU科学家Dirk Becker领导的国际植物生物学家团队在理解允许植物对保卫细胞中的创伤应激作出反应的分子框架方面迈出了重要的一步。叶片膨胀和光合速率与气孔导度有关。

因此,伤口诱导的气孔关闭可以向植物提供紧急信号。 “目前我们还不知道茉莉酸如何解决脱落酸信号传导途径,”贝克尔说。 Würzburg团队现在将研究茉莉酸是否会引发脱落酸生物合成,或者它是否会对脱落酸的感知和敏感程度起作用。

关于Coronatine的令人费解的观察

植物病原性假单胞菌能够产生茉莉酸的分子模拟物,称为冠状病毒。植物生理学家经常在他们的实验中使用Coronatine作为茉莉酸的替代品。

“然而,从长远来看,”Becker解释说,“Coronatine恰好与保卫细胞中的茉莉酸相反:它打开气孔并提供病原体。”通过比较茉莉酸或冠状病毒治疗保护细胞差异表达的基因可以解决在未来的研究中这令人费解的观察。