種子萌發(fā)可繞過(guò)依賴GA的信號(hào)（2020.5.29 植物科學(xué)SCI）

撒哈拉沙漠以南的非洲地區(qū)，由于寄生植物的入侵大大降低了主要糧食作物的產(chǎn)量，因而該地面臨著嚴(yán)峻的糧食安全問(wèn)題。寄生植物實(shí)現(xiàn)成功入侵的第一步是寄生植物種子的萌發(fā)，該過(guò)程起初是為了應(yīng)答宿主根分泌獨(dú)腳金內(nèi)酯strigolactones（SLs），一種小分子植物激素。盡管SLs很重要，但由宿主分泌的SLs如何促進(jìn)寄生種子的萌發(fā)還不清楚。與之相反，赤霉素GA通過(guò)抑制DELLA蛋白抑制子來(lái)刺激非寄生植物種子的萌發(fā)，GA在種子萌發(fā)過(guò)程中扮演著關(guān)鍵且重要的角色。2020年5月25日，加拿大多倫多大學(xué)Shelley Lumba團(tuán)隊(duì)在Nature Plants發(fā)表了題為“SMAX1-dependent seed germination bypasses GA signalling in Arabidopsis and Striga”的研究論文。該研究團(tuán)隊(duì)一直致力于寄生植物種子休眠和萌發(fā)的分子機(jī)制。

發(fā)表的研究表明，在SLs存在下，在擬南芥中表達(dá)寄生植物獨(dú)腳金中SL的一個(gè)受體，可以繞過(guò)擬南芥種子萌發(fā)的GA需求。獨(dú)腳金受體通過(guò)HYPOSENSITIVE TO LIGHT/KARRIKIN INSENSITIVE 2（AtHTL/KAI2）通路來(lái)輔助和增強(qiáng)信號(hào)，（AtHTL/KAI2）通路在擬南芥種子的發(fā)芽過(guò)程中發(fā)揮一個(gè)初步但并非十分重要的作用。AtHTL/KAI2負(fù)調(diào)控SUPPRESSOR OF MAX2 1（SMAX1）蛋白，SMAX1功能的缺失使其擬南芥在DELLA抑制因子存在時(shí)便可以種子萌發(fā)。

綜上該研究表明在Striga和擬南芥中，依賴配體的SMAX1失活可以繞過(guò)依賴于GA的萌發(fā)。

該項(xiàng)工作受到很多關(guān)注，Darren C.Machin和Tom Bennett在news & views發(fā)表標(biāo)題為“Two routes to germinate a seed”的評(píng)述。種子萌發(fā)是收到嚴(yán)格調(diào)控的，只在相對(duì)理想的環(huán)境條件下萌發(fā)。對(duì)于寄生植物來(lái)說(shuō)可在宿主植物分泌SL刺激下種子萌發(fā)，出乎意料的是，對(duì)SL的應(yīng)答繞過(guò)了種子萌發(fā)中有關(guān)鍵作用的GA依賴的信號(hào)通路。

這項(xiàng)研究表明存在至少兩個(gè)獨(dú)立的通路（DELLA和SMAX1）來(lái)抑制種子萌發(fā)。傳統(tǒng)的工作多集中在GA在種子萌發(fā)的作用，這項(xiàng)工作闡述種子萌發(fā)的兩種不同信號(hào)輸入需求，因而此項(xiàng)工作非常吸引人。