海洋寡糖(OCK与OU)通过调控代谢-激素-细胞周期通路促进拟南芥生长的分子机制

研究人员通过叶面喷施κ-卡拉胶寡糖(OCK)和石莼寡糖(OU)，发现这两种海洋源寡糖能显著促进拟南芥生长，其机制涉及上调核酮糖二磷酸羧化酶(rubisco)、谷氨酰胺合成酶等代谢关键酶基因，激活赤霉素A3和表油菜素内酯合成通路，并诱导细胞周期蛋白(cyclin A/D)表达，为植物生长调节剂开发提供新思路。

　　

海洋红藻来源的κ-卡拉胶(CK)及其酸水解产物寡糖(OCK)，与绿藻石莼寡糖(OU)以1 mg mL^-1浓度叶面喷施拟南芥，每两天处理1次共5次，后续培养10天。与水对照组相比，OCK和OU处理组表现出更显著的鲜重(FW)和干重(DW)增加，且能促进莲座叶直径和初生根伸长，而CK效果有限。分子水平检测显示，OCK和OU特异性上调了光合作用关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(rubisco)、氮代谢相关的谷氨酰胺合成酶以及O-乙酰硫代裂解酶的转录水平。有趣的是，所有处理组均能激活赤霉素A₃合成通路，但仅OCK和OU可诱导表油菜素内酯(epi-brassinolide)合成酶基因表达。细胞周期分析表明，OCK和OU显著提升周期蛋白A(cyclin A)、周期蛋白D(cyclin D)及细胞周期依赖性蛋白激酶(CDPKB)的mRNA水平，伴随单位叶面积细胞数增加和总蛋白含量升高。这些发现揭示海洋寡糖通过协同调控碳氮代谢、植物激素信号转导和细胞分裂周期，形成多靶点作用网络，其生物刺激效应显著优于母体多糖，在农业生物技术领域具有重要应用潜力。