(見習記者田瑞穎)11月12日,中科院植物研究所研究員胡玉欣團隊在《自然—植物》上發表了最新研究成果。他們發現擬南芥羧酸酯酶家族成員AtCXE15及其直系同源蛋白是一種獨腳金內酯分解代謝的關鍵酶。
獨腳金內酯是一類由類胡蘿蔔素衍生的植物激素,在調控植物分枝、促進植物與叢枝菌根真菌的共生和誘導根寄生植物種子萌發等方面起著重要作用。科學家以擬南芥、水稻等植物為研究材料,已鑑定到超過30種不同結構的獨腳金內酯分子,並且在獨腳金內酯的生物合成、轉運及訊號傳導等方面取得了一系列重要進展。然而由於一些獨腳金內酯分子穩定性差且測定困難,植物獨腳金內酯的分解代謝機制仍不清楚。
研究人員發現,AtCXE15的表達在根和莖外植體中對生長素呈現出完全相反的反應模式。在擬南芥中過量表達AtCXE15基因能夠顯著增加分枝數目,而這種分枝數目增加是由於體內獨腳金內酯缺乏造成的。透過進一步研究,他們發現AtCXE15能夠結合並在體內外高效水解不同型別的獨腳金內酯分子,此外,AtCXE15在苜蓿、大豆等雙子葉植物,單子葉植物水稻和裸子植物雙子鐵中的直系同源蛋白功能高度保守。
有趣的是,與獨腳金內酯合成和訊號基因不同,AtCXE15轉錄水平受到獨腳金內酯和多種外界環境訊號調控,這暗示了CXE15介導的獨腳金內酯穩態可能是植物整合環境訊號和分枝發育的一種機制。
專家表示,該研究揭示了植物獨腳金內酯分解代謝和穩態調控的新機制,為透過時空操縱體內獨腳金內酯分佈進而最佳化作物及觀賞植物株型提供了新的策略。