Science：植物激素系统的关键开关（上）

　　

生物通报道  Charles Darwin曾利用植物芽展开实验，证实只要其尖端分泌一种生长激素，茎就会弯曲向光而不折断。自此之后科学家们知道了有植物激素的存在。

然而直到最近，科学家们才开始在分子面上关注调控植物激素水平，保护植物防御食草动物或病原体的侵犯，使得它能够适应温度、降水或土壤养分的变化的生化系统。

现在，来自华盛顿大学圣路易斯分校、欧洲同步辐射装置和欧洲分子生物学实验室的科学家们的一次跨大西洋合作揭示了激活植物激素的一个开关的运作，标记它们用作储存或是标记它们进行破坏。

这一研究在线发布在5月24日的《Science Express》，并将发表在即将出版的《科学》（Science）杂志上。

“该酶是打开和关闭激素反应的细胞终止/限位开关，”文章的资深作者、华盛顿大学圣路易斯分校生物学副教授Joseph Jez博士说。

本研究不仅与设计除草剂相关，其中一些为合成植物激素，还与遗传改造植物使其适应由于不受控制的气候变化导致的更加极端的生长条件相关。

植物激素的作用

植物看来像似没有自卫能力。毕竟，它们不能逃离除草机或是当它们凋萎时不能移动到阴凉处，它们也没有牙齿、爪子、免疫系统或是大部分其他的防护装置。

但是它们会生成激素，或更准确地说——因为激素通常被定义为腺体或没有腺体的植物分泌的化学物——它们以极低的浓度生成化学物就可以显著地改变它们的发育、生长或代谢。在“激素”这一单词的原来意思中，它代表希腊语的“推动”，它们触动了植物。

如在动物中一样，在植物中激素调控生长和发育。例如，植物生长素（auxins）触发细胞分裂、茎伸长和分化为根、茎和叶。除草剂2,4-D是一种能够杀死阔叶植物例如蒲公英或藜的合成植物生长素，可驱使它们生长至耗竭点。

问及他最喜欢的一种植物激素的例子，Corey S. Westfall提及了它的化学防御系统。Westfall是Jez的研究生，他与欧洲同步辐射装置的研究员Chloe Zubieta完成了研究的大部分工作。

步行穿过华盛顿大学圣路易斯分校附近的一个公园，Westfall常常看到橡树的树叶上有褐色的斑点。这些斑点是一些蓄意自杀的细胞目的是为了使水或营养无法供应给斑点中心的病原体。这是植物激素水杨酸触发的一种自杀菌形式。

Westfall还提到了水杨酸，可以使得植物分泌诸如单宁（tannins）等化合物制止食草动物。单宁对昆虫有毒，它们能够结合唾液蛋白使其失活。因此摄食太多单宁的昆虫不能增重并最终可能死亡。

下接：Science：植物激素系统的关键开关（下）

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Structural Basis for Prereceptor Modulation of Plant Hormones by GH3 Proteins

Acyl acid amido synthetases of the GH3 family act as critical prereceptor modulators of plant hormone action; however, the molecular basis for their hormone selectivity is unclear. Here, we report the crystal structures of benzoate-specific Arabidopsis thaliana AtGH3.12/PBS3 and jasmonic acid (JA)–specific AtGH3.11/JAR1. These structures, combined with biochemical analysis, define features for the conjugation of amino acids to diverse acyl acid substrates and highlight the importance of conformational changes in the C-terminal domain for catalysis. We also identify residues forming the acyl acid binding site across the GH3 family and residues critical for amino acid recognition. Our results demonstrate how a highly adaptable three-dimensional scaffold is used for the evolution of promiscuous activity across an enzyme family for modulation of plant signaling molecules.