植物中独脚金内酯与糖信号相互作用的初步研究

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独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是一类倍半萜烯类化合物,它能响应土壤养分亏缺状况,从植物根系分泌并刺激了寄生植物种子发芽和丛枝菌根真菌菌丝的分枝,后来被鉴定为控制植物分枝生长的关键激素。近年来的研究表明,独脚金内酯在调控植物根系构型、促进植物茎的次生生长、调控植物叶片衰老以及提升植物抗干旱胁迫等方面均发挥重要的作用。对独脚金内酯作用的分子机制研究表明,独脚金内酯与不同的植物信号分子存在着复杂的互作关系,如与生长素、细胞分裂素信号共同调控植物分枝生长,与乙烯信号互作调控植物根毛延长及叶片衰老等。但目前独脚金内酯的生物学功能仍不完全清楚,其信号转导机制也仅了解了一部分,与不同信号分子的互作关系也需要继续探索。最近的研究表明,糖也参与了植物分枝的调控,并能抑制独脚金内酯感知基因的表达,说明糖与独脚金内酯的信号可能存在路径交叉,有必要进行深入探讨。  本研究通过表型分析发现,拟南芥max突变体弱敏感于糖诱导的早期发育抑制,基因表达分析也发现糖对CAB2的基因表达抑制在max突变体中减弱,因此我们鉴定出max突变体也是潜在的糖不敏感突变体。max突变体的这一表型仅在低糖筛选(含2%葡萄糖的无营养培养基)中显现,而传统的高糖筛选(含6%葡萄糖的培养基)方法由于诱导了高的渗透胁迫,从而掩盖了这一表型。独脚金内酯人工合成类似物GR24处理提升了植物幼苗对外源糖的敏感性,因此协同外源糖的抑制作用。但GR24单独处理对幼苗早期发育抑制效应远小于ABA或糖的作用,GR24也无法诱导ABA调节的早期发育关键基因ABI4、ABI5的表达,说明独脚金内酯对幼苗早期发育的抑制效应很可能独立于ABA信号通路。进一步分析比较了max2与hxk1突变体早期发育阶段对外源糖响应的基因表达谱,结果表明:糖诱导和抑制的基因表达在max2与hxk1突变体中呈现较大的差异,特别是在根毛发育及胁迫响应的基因表达上呈现明显不同的趋势。因此独脚金内酯参与到糖调节的幼苗早期发育可能与HXK1信号途径无关,而与调节植物的抗性响应机制有关。对max突变体的碳水化合物含量以的分析表明,相对于野生型拟南芥,max突变体幼苗中己糖含量显著低于野生型,说明独脚金内酯也可能参与糖代谢的调节,max突变体叶绿素荧光参数也与野生型有较大的区别,因此,独脚金内酯也可能影响到植物的光合作用。
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