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划分玉米激素路径与二萜类物质介导的防御反应新机制
日期:2019-11-25 作者:未知 来源:新三农 点击:
     植物基本代谢途径相关基因的复制和分化是植物特殊代谢进化的基础。人们推测是否存在一个将激素代谢和并行的植物防御反应分割开来的机制。植物激素生物合成和信号传导途径是病原菌攻击的共同目标。赤霉素(GA)代谢途径不仅作为生长激素的来源,而且在防御进化中有重要作用。例如,初级途径中间体ent-kaurene(ent-贝壳杉烯)是赤霉素生物合成的关键,也是玉米抗生素的前体。
    GA 的前体物质 ent-kaurene 是由 ent-CPS 和 ent-KS 这两对典型的 II 类和
I 类二萜合成酶(diTPS)催化产生,diTPS 在二萜类化学多样性的扩展中经历了反复的复制和功能分化。在玉米中发现存在由真菌诱导的依赖 ent-CPS 催化产生的抗生素类二萜化合物,称为 dolabralexins(多拉霉素)和 kauralexins(贝壳杉素),它们分别来自 dolabradiene(多环芳烃)和 ent-kaurene(ent-贝壳杉烯)。
    近日 Nature Plants 在线发表了加利福尼亚大学圣迭戈分校和戴维斯分校共同合作的题为“Multiple genes recruited from hormone pathways partition maize diterpenoid defences”的研究论文。该研究揭示了将赤霉素激素代谢路径和并行的玉米二萜类介导的植物防御反应分割开来的机制。
    该研究通过整合共转录调控模式、全基因组关联研究、组合酶分析、蛋白质组学和靶向突变分析,发现玉米贝壳杉素(kauralexin)的生物合成是通过赤霉素代谢中的二萜合酶催化形成的位置异构体 ent-isokaurene 进行的。三种细胞色素 p450s 和一种新的 5a-类固醇还原酶对 ent-isokaurene 的氧化和随后的去饱和作用间接产生了抗镰刀菌茎腐病所需的与 ent-kaurene 相关的抗生素。通过在防御过程中间接地合成与 ent-kaurene 相关的抗生素而不产生生长激素前体,由激素代谢基因复制而来的基因在分支路径中的功能分化和差异表达极大地减少了激素代谢的失调。
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