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无视植物分子实际上是一种宝藏

2019-01-17 10:23:33 • 来源：

那里最好的自然化学家不是科学家 - 他们是植物。植物继续发展出丰富的小型天然化学物质和受体，因为它们大约在4.5亿年前开始栖息于陆地。现在，Salk研究所科学家于2016年8月11日在“ 细胞 ”杂志上发表的一项研究揭示了一种名为Phaseic acid的小型经常被忽视的分子的意想不到的作用，该分子在历史上一直被视为植物中的非活性副产物 - 一种新陈代谢的死胡同。新发现表明，阶段酸及其受体可能共同进化成为抗旱和其他生存特性的关键，并可能为开发能够抵御气候变化造成的自然灾害的新型，更强壮的作物提供信息。

无视植物分子实际上是一种宝藏

该研究的高级研究员约瑟夫·诺埃尔(Joseph Noel)是亚瑟和朱莉伍德罗(Arthur and Julie Woodrow)主席，Jack H. Skirball中心教授，他说：“有一些提示认为，相位酸不仅仅是一种不活跃的旁观者，而是一种具有重要作用的植物激素。”化学生物学和蛋白质组学在Salk。“但是现在，通过使用一系列尖端的生物学方法，我们更令人信服地表明，相酸可能对生存至关重要。”

长期酸一直存在于其前体 - 脱落酸或ABA的阴影中 - 这在植物研究中是一个大问题。ABA是一种植物激素，存在于所有陆地植物中，是应对环境压力和病原体的关键，特别是警告植物干旱。ABA也因其与水果和蔬菜中的好东西有关：类胡萝卜素，如β-胡萝卜素和番茄红素。

像所有小型天然分子一样，ABA通过错综复杂的代谢途径产生，将简单的碳基构建块转化为结构复杂的天然化学物质，共同传递大量信息。一些植物配备有少量ABA受体，每种受体在植物中发挥各种功能。但矛盾的是，由于它作为主要调节剂的作用，ABA本身似乎对其所有受体具有相同的偏好，这对于微调植物功能的控制并不理想。

在这项新研究中，诺埃尔的团队使用了一种名为拟南芥(Arabidopsis thaliana)的常用植物，并获得了缺乏处理相酸的酶的品种，实际上积累了大量的相。

令该组织意外的是，这些植物显示出种子萌发时间的变化，并且它们在没有水的情况下存活了更长的时间。“这向我们表明，也许我们应该考虑将阶段酸作为无活性的降解产物，但实际上作为一种能够引起其他植物激素变化的分子，”诺埃尔说。

科学家们进行了一系列研究，指出了相酸作为植物激素的作用，例如，向正常幼苗中添加相酸会引发许多特定基因的表达变化，特别是编码代谢酶的基因，这些基因重叠但也不同于ABA激活的那些。

此外，使用称为X射线晶体学的高分辨率成像技术，该研究小组表明，相位酸与ABA受体结合，证实了ABA受体不仅仅能感受到ABA。

这项新研究更广泛地表明，生物体如何利用小化学品来产生各种不同的反应可能会更加隐蔽。诺埃尔说，进化很可能会改变其他所谓的新陈代谢终产物。

该研究的第一作者，曾在诺埃尔实验室担任博士后研究员的Jing-Ke Weng，在麻省理工学院怀特黑德生物医学研究所和生物系建立了一个独立研究小组，该研究小组将继续研究以前未被认可的植物化学品。 。“我们希望发现并了解激素的复杂性，它们的代谢产物以及它们与各种植物受体的集体相互作用，”翁说。

诺埃尔的团队将研究激素在植物根部的作用。诺尔说，有证据表明，在干旱，越冬和土壤中病原体侵袭期间，分离酸和ABA在将植物叶片和茎干中的碳转移到其根部以保护它们中起作用。“了解植物生物学的这一领域提供了思考如何减缓气候变化的新方法。”

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