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茉莉素与植物生物胁迫反应

2018-08-18吴德伟汪姣姣谢道昕

生物技术通报 2018年7期
关键词:途径植物

吴德伟 汪姣姣 谢道昕

(1. 扬州大学生物科学与技术学院,扬州 225009;2. 清华大学生命科学学院,北京 100084)

茉莉素(Jasmonate)是一类新型植物激素,包括茉莉酸(JA)及其环戊烷酮类衍生物。茉莉素在植物界中广泛存在,对植物的生存至关重要[1]。茉莉素既是植物生长发育的调节物,也是植物防御反应的信号分子。茉莉素调控植物生长发育的诸多方面,包括根的生长、雄蕊发育、叶片衰老、表皮毛形成等[1,2];同时,茉莉素也介导植物对病原侵染、昆虫噬咬等多种生物胁迫和低温、干旱、臭氧、紫外线等多种非生物胁迫的抗性反应[3-7]。近年来,茉莉素的生物合成、信号转导和生理功能等方面均得到了广泛研究,取得了许多重要进展。本文将主要从茉莉素对植物生物胁迫反应的调控和病原生物对植物茉莉素途径的操控两方面进行综述。

1 茉莉素生物合成的调控机理

茉莉素的生物合成经历了依次发生于叶绿体、过氧化物酶体和细胞质中的多步催化过程(图1-A)。首先,叶绿体内膜上释放出来的α-亚麻酸(α-LeA)在脂肪氧合酶(LOX)、丙二烯氧化物合成酶(AOS)、丙二烯氧化物环化酶(AOC)等酶的催化作用下形成12-氧-植物二烯酸(OPDA);随后,OPDA被转运至过氧化物酶体中,在OPDA还原酶3(OPR3)的作用下形成3-氧代-2(顺2’-戊烯基)-环戊烷-1-辛酸(OPC-8),然后经过三轮β-氧化形成茉莉酸[8]。近期有研究表明,除了经典的OPR3途径外,OPDA也可先经过三轮β-氧化形成4,5-双脱氢茉莉酸(ddh-JA),然后经OPR2催化形成茉莉酸[9]。茉莉酸在过氧化物酶体中合成后会被释放到细胞质进行进一步的修饰,形成多种茉莉酸的衍生物,如茉莉酸甲酯、茉莉酸氨基酸偶联物等。……

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