Cell：乙烯如何影响植物的生长和发育
（封面图片：缺乏生长素的wei8 tar2双变异植物的一组发育中的花芽，扫描电子显微图片显示出其异常的解剖学形态。图片提供：Valerie Knowlton以及Clara Alonso-Stepanova）
植物的生存依赖于适应不断变化的环境的能力，但与动物不同的是，植物无法离开不利的环境，因此在漫长的岁月中，它们进化出了通过调整生长和发育过程来对环境改变做出适应的强大能力。激素和发育信号之间的相互作用是产生这种植物可塑性的关键机制。其中一个很好的例子就是：植物对于激素乙烯（ethylene）的反应依赖于组织类型、发育阶段以及环境条件等。
在2008年4月4日出版的《细胞》（Cell）杂志上，来自美国、捷克和德国的一组科学家通过研究wei8突变，发现了一类能调节对乙烯的组织特异性反应的基因。在研究中，科学家们通过生物化学方法，发现wei8能编译色氨酸氨基转移酶TAA1，而对于TAA1及其同种异型基因（paralogue）的分析表明，在植物生长素的产生、乙烯的组织特异性作用以及器官发育之间存在联系。因此，生长素产生的吲哚-3-丙酮酸（indole-3-pyruvic acid IPA）路径对于产生生长素梯度非常重要。
乙烯是一种气态激素，它能很容易的在细胞之间扩散，而不需要特定的传输。尽管缺少明显的机制来将乙烯限制在特定的细胞类型之中，然而组织特异性反应却会被激活。对于乙烯抗性变异wei8的研究表明，通过植物生长激素生物合成的局域性激活，能实现至少部分的组织特异性。在黄化幼苗（etiolated seedling）中，TAA1及其同源体（homolog）TAR2在根部以及顶点钩（apical hook）的特定细胞中得到表达，并被乙烯进一步诱导。
TAA1编译一种催化色氨酸向IPA转化的转氨酶，这是生长素生物合成过程的关键一步。以上发现表明这些基因的作用是局域性的，而且除了生长激素的传输以及应答之外，其生物合成本身也在生长素梯度的形成方面起到了重要作用。（科学网 何宏辉/编译）
生物谷推荐原始出处：
（Cell），Vol 133, 177-191, 04 April 2008，Anna N. Stepanova, Jose M. Alonso
TAA1-Mediated Auxin Biosynthesis Is Essential for Hormone Crosstalk and Plant Development
Anna N. Stepanova,1,5 Joyce Robertson-Hoyt,1,5 Jeonga Yun,1 Larissa M. Benavente,1 De-Yu Xie,2 Karel Doležal,3 Alexandra Schlereth,4 Gerd Jürgens,4 and Jose M. Alonso1,
1 Department of Genetics, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695, USA
2 Department of Plant Biology, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695, USA
3 Laboratory of Growth Regulators, Palacky University and Institute of Experimental Botany ASCR, Šlechtitelů 11, CZ-783 71 Olomouc, Czech Republic
4 Developmental Genetics, University of Tuebingen, Auf der Morgenstelle 3, D-72076 Tuebingen, Germany
Summary
Plants have evolved a tremendous ability to respond to environmental changes by adapting their growth and development. The interaction between hormonal and developmental signals is a critical mechanism in the generation of this enormous plasticity. A good example is the response to the hormone ethylene that depends on tissue type, developmental stage, and environmental conditions. By characterizing the Arabidopsis wei8 mutant, we have found that a small family of genes mediates tissue-specific responses to ethylene. Biochemical studies revealed that WEI8 encodes a long-anticipated tryptophan aminotransferase, TAA1, in the essential, yet genetically uncharacterized, indole-3-pyruvic acid (IPA) branch of the auxin biosynthetic pathway. Analysis of TAA1 and its paralogues revealed a link between local auxin production, tissue-specific ethylene effects, and organ development. Thus, the IPA route of auxin production is key to generating robust auxin gradients in response to environmental and developmental cues.
- 众说风云 (已有0条评论)
