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Orientation

植物生长物质 激素受体 泛素降解途径


六大激素

生长素 IAA

生长素的发现 生长素的结构与分类 生长素的合成 生长素的代谢 生长素的极性运输模型 极性运输模型-化学渗透假说 生长素的酸生长理论 生长素对生长的双重作用 生长素与植物发育 生长素的信号转导

考点

生长素考点

赤霉素 GA

GA的发现 GA的结构与分类 GA的和合成与代谢 GA的生理功能 GA的信号转导 GA促进细胞伸长的机理

细胞分裂素 CTK

CK的发现 CK的结构与分类 CK的合成 CK的代谢 CK的生理功能 IMPORTANT CK的信号转导 IMPORTANT

脱落酸 ABA

ABA的发现 ABA的结构 ABA的合成 ABA的运输 ABA的代谢 ABA的生理功能 ABA的信号转导

乙烯 ETH

ETH的发现 ETH的合成 ETH的运输 ETH的生理功能 ETH的信号转导

油菜素甾醇 BR

BR的发现 BR的结构 BR的合成 BR的生理功能 BR的信号转导


植物生长物质(有待拓展)

茉莉素 JA

JA 是细胞内重要的调节因子, 调节多样的发育过程, 包括:

  • 种子萌发
  • 花果发育
  • 叶片的脱落与衰老

JA 诱导与病原和机械伤害相关的防御反应,MeJA 已成为空气传播型信号的重要候选者


独角金内酯 ai-gen

独角金内酯(Strigolactones, SLs)是植物学界近年来研究最活跃的领域之一。它最初被发现是寄生植物(如独角金)的萌发诱导剂,后来被证实是植物体内一类极重要的新型植物激素

1. 化学本质与分类

独角金内酯属于一类倍半萜类化合物,其结构特征是含有一个由A、B、C三环组成的骨架,通过一个烯醇醚键与D环(丁烯内酯环)相连。

  • 天然SLs: 目前已发现超过30种,根据A、B环的构型可分为“独角金醇型”和“列当醇型”。
  • 人工合成类似物: 其中最著名的是 GR24,它是科学研究中用于模拟SLs生理效应的标准工具。

2. 生物合成途径

独角金内酯起源于类胡萝卜素(Carotenoids)代谢途径,主要在植物的根部合成,并通过木质部向上运输。

其合成过程涉及多个关键酶(以拟南芥和水稻为例):

  • D27 (异构酶): 将全反式β-胡萝卜素异构化为9-顺式-β-胡萝卜素。

  • CCD7 & CCD8 (类胡萝卜素裂解双加氧酶): 连续剪切产生中间产物卡拉内酯(Carlactone)。卡拉内酯是所有SLs的通用前体。

  • MAX1 (细胞色素P450氧化酶): 进一步将卡拉内酯氧化修饰为各种具有生物活性的独角金内酯。

3. 双重生物学功能

独角金内酯被称为植物的“海妖之歌”,因为它在体内和体外扮演着截然不同的角色:

A. 对内:调控植物株型(激素功能)
  • 抑制分枝/分蘖: 这是SLs最核心的功能。它通过抑制腋芽的生长,调节植物的株型高度和分枝密度。

  • 调控根系发育: 促进根毛生长,调节主根和侧根的平衡,以适应环境变化。

  • 延缓叶片衰老: 与脱落酸等激素协同工作,影响叶片的生命周期。

B. 对外:根际通信信号(生态功能)
  • 共生诱导: 它们被分泌到土壤中,诱导丛枝菌根真菌(AM Fungi) 的分枝,促进植物与真菌建立共生关系,从而帮助植物吸收磷、氮等营养。

  • 寄生陷阱: 寄生杂草(如独角金、列当)的种子能够感应极低浓度的SLs并萌发。一旦萌发,寄生植物就会吸附在宿主根部夺取营养,造成严重的农作物减产。

4. 信号转导机制

SLs的信号传导遵循植物激素经典的“受体感知-泛素化-降解”模式:

  1. 受体识别: SLs由受体蛋白 D14(一种α/β水解酶家族蛋白)感知。D14不仅是受体,还具有水解SLs的能力。

  2. 复合物形成: SLs结合后,D14构象改变,招募F-box蛋白(如 D3/MAX2)形成SCF复合体。

  3. 抑制因子降解: 该复合体通过泛素化途径降解下游的抑制蛋白(如水稻中的 D53 或拟南芥中的 SMXL 家族)。

  4. 转录激活: 抑制蛋白被清除后,下游响应基因被激活,从而产生生理效应(如抑制腋芽生长)。


水杨酸 SA

发现历程

1763 年,英国人 E. Stone 发现柳树皮具有较强的抗炎功效,这是植物中大量的水杨酸糖苷在发挥作用

经过改良,著名药物阿司匹林(乙酰水杨酸)问世

1960 年代后,SA 在植物中的重要生理作用被逐渐发现

生理作用

SA 起到多重生理功效:

  1. 通过抑制 ACC 向 ETH 的转化,延缓植物的衰老,因此可以用于切花保鲜
  2. 诱导长日植物在短日条件下开花
  3. 诱导抗氰呼吸,可以帮助昆虫传粉并适应低温环境
  4. 有抗病抗虫作用,在 SAR(系统获得性抗性) 信号转导中起到重要作用