广告
科学新闻
来自研究机构

一个众所周知的分子作为植物激素的新角色

日期:
2020年8月14日
来源:
马里兰大学
简介:
研究人员发现了一种众所周知的植物分子的新作用,提供了ACC可能作为植物激素的第一个明确例子。研究人员表明,ACC通过激活类似于人类和动物神经系统的蛋白质,在授粉和种子生产中起着关键作用。这些发现可能会改变教科书,并为改善植物健康和作物产量的研究打开大门。
分享:
广告

完整的故事

马里兰大学(UMD)的研究人员发现了一种名为ACC的知名植物分子的全新作用,这是ACC作为一种可能的植物激素单独发挥作用的第一个明确例子。就像人类和动物一样,植物中的激素携带信息,发出信号并触发植物健康和功能的基本过程,从繁殖到防御。没有这些过程,作物就无法繁殖和茁壮成长,为我们提供养活不断增长的全球人口所需的食物。

在一本新出版的自然通讯,研究人员表明,ACC通过激活类似于人类和动物神经系统反应的蛋白质,在授粉和种子生产中起着关键作用。这些发现不仅可以改变以前将植物反应归因于激素乙烯而不是ACC的教科书,而且还可以为改善植物健康和作物产量的新研究打开大门。

“这篇论文有几个新颖的地方,”马里兰大学的卡伦·张解释说。“但主要的影响是,它引入了一种新的植物生长调节剂或植物激素,以及少数其他出版物。它不是一种新发现的分子,但以前从未被认为是一种植物激素,只是作为乙烯的前体。”

张教授是马里兰农业实验站(MAES)支持的细胞生物学与爱博网投领导者分子遗传学教授和植物科学与景观建筑学副教授,他解释说乙烯是五种主要植物激素之一,已经研究了一个多世纪。它对许多对植物健康和作物生产至关重要的过程都很重要,包括果实成熟、对洪水和干旱的应激反应、植物疾病防御、发芽和开花。

“在许多研究中,ACC被用来代替乙烯,因为知道它是植物转化为乙烯的前体。这是因为ACC很容易以粉末形式处理,甚至可以喷在工厂上,但处理乙烯非常困难,因为它是一种气体。因此,研究人员几十年来一直使用ACC来代替乙烯,并且文献将观察到的反应解释为乙烯反应。我们的论文表明ACC反应不一定是乙烯反应。虽然乙烯是一种重要的植物激素,具有自己的一套功能,但乙烯通过ACC产生的一些反应实际上可能是单独的ACC反应,它们本身就是一种生长调节剂或激素。”

这一发现为几十年来的许多研究论文,以及教科书和未来的植物激素反应教育打开了大门,如果ACC实际上触发了以前归因于乙烯的重要植物过程,则可以对其进行修订。

据Chang说,这篇论文还介绍了植物繁殖方面的进展。Chang说:“在植物繁殖领域,授粉有许多关键步骤,其中一个步骤需要花粉到达胚珠才能真正产生种子。”“我们的论文表明,胚珠中的ACC信号参与了花粉管的转动并有效地传递花粉,这对种子的产生至关重要。这可能是第一个展示母体胚珠组织如何帮助吸引花粉管的例子。”Chang强调说,这是一个不小的影响。“在ACC存在的情况下,种子数量几乎翻了一番。这里有可能提高种子数量,这可以增加某些作物的粮食产量,并对粮食安全产生长期影响。”

在细胞生物学与分子遗传学教授、植物科学与景观建筑学副教授jos Feijó的带领爱博网投领导者下,该论文的另一个主要发现表明,通过识别ACC活性的潜在受体,人类、动物和植物激素信号通路之间存在明确的联系。

“最有趣的相似之处是细胞间的交流,”Feijó解释道。“动物谷氨酸受体是一种蛋白质,信息通过电脉冲或钙信号从一个神经元传递到另一个神经元,这对记忆等事物至关重要。已知由谷氨酸受体介导的过程中的问题与神经变性和抑郁症有关。”

Chang补充说:“这些受体已经在人类神经系统中被发现,神经科学家一直在研究它们,以开发治疗抑郁症等神经系统问题的药物。他们发现ACC实际上可以影响人类的神经系统。所以我们决定在植物中寻找相同的受体,称为谷氨酸样受体(GLRs),看看它们是否对植物中的ACC有反应。我们发现ACC实际上也可以影响植物中的glr。”

这一发现为植物生物学的研究开辟了一条全新的途径,并指出了目前尚不清楚的植物和人类之间的相似性。爱博网投领导者Feijó说:“在植物中,glr似乎都传达了与交流有关的功能,要么将雄性和雌性基因带入卵子,要么在病原体或压力警报系统和防御中。”

“新的趋势表明,glr是植物维管系统长距离电信号的基础,其中一片叶子的组织受到伤害,整个植物就会产生有害物质来阻止昆虫。所有这些线索似乎都指向植物组织和器官中存在电通信,并且这些功能涉及glr。这是谷氨酸受体功能的一个有趣的平行进化,因为它们进化到与动物神经系统相关,以执行类似的功能。”

随着ACC作为激活glr的新候选物质,以及它作为植物激素所发挥的所有新发现的作用,Chang和他的团队对这项工作的发展方向感到兴奋。“还有很多研究要做,以了解这一切是如何发生的,以及如何将其用于不同的作物,但所有这些新的研究现在都可以进行了。”

广告

故事来源:

材料所提供的马里兰大学。萨曼莎·沃特斯(Samantha Watters)原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 牟望舒,高云婷,Erwan Michard, Alexander A. Simon,李东东,Michael M. Wudick, Michael A. Lizzio, josjos . A. Feijó, Chang Caren。拟南芥胚珠花粉管吸引过程中乙烯前体ACC的乙烯非依赖性信号传导自然通讯, 2020;11 (1) doi:10.1038 / s41467 - 020 - 17819 - 9

引用此页

马里兰大学。“一个众所周知的分子作为植物激素的新角色。”《科学日报》。《科学日报》,2020年8月14日。< www.koonmotors.com/releases/2020/08/200814101515.htm >。
马里兰大学。(2020年8月14日)。一个众所周知的分子作为植物激素的新角色。《科学日报》。2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2020/08/200814101515.htm
马里兰大学。“一个众所周知的分子作为植物激素的新角色。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2020/08/200814101515.htm(2023年6月18日访问)。

探索更多的
从科学日报

有关的故事

广告