植物的生存依賴於適應不斷變化的環境的能力,但與動物不同的是,植物無法離開不利的環境,因此在漫長的歲月中,它們進化出了通過調整生長和發育過程來對環境改變做出適應的強大能力。激素和發育信號之間的相互作用是產生這種植物可塑性的關鍵機製。其中一個很好的例子就是:植物對於激素乙烯(ethylene)的反應依賴於組織類型、發育階段以及環境條件等。
在2008年4月4日出版的《細胞》(Cell)雜誌上,來自美國、捷克和德國的一組科學家通過研究wei8突變,發現了一類能調節對乙烯的組織特異性反應的基因。在研究中,科學家們通過生物化學方法,發現wei8能編譯色氨酸氨基轉移酶TAA1,而對於TAA1及其同種異型基因(paralogue)的分析表明,在植物生長素的產生、乙烯的組織特異性作用以及器官發育之間存在聯係。因此,生長素產生的吲哚-3-丙酮酸(indole-3-pyruvic acid IPA)路徑對於產生生長素梯度非常重要。
乙烯是一種氣態激素,它能很容易的在細胞之間擴散,而不需要特定的傳輸。盡管缺少明顯的機製來將乙烯限製在特定的細胞類型之中,然而組織特異性反應卻會被激活。對於乙烯抗性變異wei8的研究表明,通過植物生長激素生物合成的局域性激活,能實現至少部分的組織特異性。在黃化幼苗(etiolated seedling)中,TAA1及其同源體(homolog)TAR2在根部以及頂點鉤(apical hook)的特定細胞中得到表達,並被乙烯進一步誘導。
TAA1編譯一種催化色氨酸向IPA轉化的轉氨酶,這是生長素生物合成過程的關鍵一步。以上發現表明這些基因的作用是局域性的,而且除了生長激素的傳輸以及應答之外,其生物合成本身也在生長素梯度的形成方麵起到了重要作用。
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