植保技术认识植物内源激素的识别元件受

一、作用机理

植物内源激素的作用机理有多种,但概括起来有两类:一是植物内源激素作用于核酸代谢,可能是在DNA转录水平上。促使某些基因活化,形成一些新的mRNA、新的蛋白质(主要是酶),进而影响细胞内的新陈代谢,引起生长发育的变化。二是作用于细胞膜(质膜),发生一系列膜结构与功能的变化,使许多依附于细胞器或质膜上的酶或酶原发生失活或活化。酶系统的变化使新陈代谢和整个细胞的生长发育也随之发生变化。此外,还有人认为植物内源激素对核和质膜都有影响,或认为其效应先从质膜再经过细胞质,最后传到核中。

无论哪种解释都认为,植物内源激素必须首先与细胞内某种物质特异地结合,才能产生有效的调节作用,这种物质就是植物内源激素的受体。

二、激素受体定义

植物内源激素受体是指能与植物内源激素专一地结合的物质。受体与植物内源激素有很强的专一性和亲和力,能识别植物激素信号,与植物内源激素结合后的蛋白质将信号转化为一系列的生理生化反应,最终表现出不同的生物学效应,表现出调节生长、发育、代谢的功能。受体是植物激素初始作用发生的位点。所以,了解植物激素受体的性质及其在细胞内的存在位置,是研究植物内源激素作用机理的重要内容之一。

三、激素受体类型

植物内源激素受体

独脚金内酯能够抑制植物的分枝和侧芽的生长,与生长素、细胞分裂素协同调控植物的分枝(蘖)数量。一氧化氮在植物生长发育、防御病原菌入侵与应答非生物胁迫等方面都扮演着重要的信号角色。

脱落酸受体GCR2、CHLH在植物中的作用尚存在争议,目前研究得比较清楚的是PYLs受体。

四、受体的细胞内分布

上表所列出已有的植物内源激素受体定位于细胞质膜、细胞核或细胞质中。不同种类受体所分布的位置不同,如下图所示。芸苔素、细胞分裂素及脱落酸受体存在于质膜中,乙烯、脱落酸的细胞质中,吲哚乙酸(IAA)、赤霉素、茉莉酮酸酯存在于细胞核中。

BRI1是细胞膜关联受体,往返于质膜与核内体区隔之间。胞外富亮氨酸重复区结合芸苔素内酯并通过胞内激酶区域传导信号。

GTG1和GTG2是GPCR-型结合脱落酸的G蛋白。它们具有内在的GTP酶活性并且与拟南芥中经典的Gα亚基互作。PYR1/RCAR1是可溶性ABA受体,在ABA存在情况下能抑制PP2C磷酸酶。

细胞分裂素受体CRE1,AHK2和AHK3为质膜缔合物,通过它们的胞外区域感知细胞分裂素。细胞分裂素结合激发了磷酸化级联反应,最终传导向核内的反应调节子。

如同细胞分裂素受体,乙烯受体也是双组分调节子。所有的5个乙烯受体在内质网起作用并且通过一个常规的下游组件CTR1传递信号。

TIR1和COI1分别识别生长素和茉莉酸。

GID1是识别赤霉素的核定位受体。赤霉素受体GID1与赤霉素结合,刺激了DELLA蛋白的泛素化,导致DELLA蛋白被26S蛋白酶体介导的泛素化强力降解。DELLA蛋白是参与赤霉素信号转导过程的重要元件,属于CARS转录因子家族。它通过抑制赤霉素相应基因的表达来限制细胞的膨大和增殖。

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