首页 > 分享 > 植物激素功能及其在生物系统中的相互作用,The Plant Journal

植物激素功能及其在生物系统中的相互作用,The Plant Journal

花匠小妙招
2024-10-31 14:56

植物激素是从头合成的信号分子在植物中。它们在植物界中得到保护，并调节植物生长和发育以及适应非生物和生物胁迫的各种过程。它们还充当植物之间以及植物与其他周围生物（如微生物和昆虫）之间的交流工具。植物激素包括植物生长素，细胞分裂素（CKs），赤霉素（GAs），脱落酸（ABA），乙烯，茉莉酸酯，水杨酸（SA），油菜素类固醇，肽激素和松果内酯（SLs）。在植物激素的生物合成，分解代谢，转运，感知和信号传导中起作用的关键参与者正在被稳步确定，并对其分子和生理功能进行了表征。通常，植物激素不是独奏者，而是彼此或与其他信号分子共同发挥协同作用，拮抗作用，或加法方式。这些相互联系促进了不同生物植物过程之间存在的紧密关系，例如在胁迫响应和植物生长之间的权衡，而且还通过更高阶的生长规律，例如顶端优势和芽与根之间的生长控制。当前植物激素的研究已经使我们对从单个细胞到近端和远端细胞之间的信号传递网络中激素相互作用的分子机制的理解更加深入。近年来，在不同生物系统中复杂激素网络方面取得的令人兴奋的进展以及仍然存在的挑战，反映在本期特刊的评论文章中。这些相互联系促进了不同生物植物过程之间存在的紧密关系，例如在胁迫响应和植物生长之间的权衡，而且还通过更高阶的生长规律，例如顶端优势和芽与根之间的生长控制。当前植物激素的研究已经使我们对从单个细胞到近端和远端细胞之间的信号传递网络中激素相互作用的分子机制的理解更加深入。近年来，在不同生物系统中复杂激素网络方面取得的令人兴奋的进展以及仍然存在的挑战，反映在本期特刊的评论文章中。这些相互联系促进了不同生物植物过程之间存在的紧密关系，例如在胁迫响应和植物生长之间的权衡，而且还通过更高阶的生长规律，例如顶端优势和芽与根之间的生长控制。当前植物激素的研究已经使我们对从单个细胞到近端和远端细胞之间的信号传递网络中激素相互作用的分子机制的理解更加深入。近年来，在不同生物系统中复杂激素网络方面取得的令人兴奋的进展以及仍然存在的挑战，反映在本期特刊的评论文章中。而且还可以通过更高阶的生长规定，例如顶端优势和芽与根之间的生长控制。当前植物激素的研究已经使我们对从单个细胞到近端和远端细胞之间的信号传递网络中激素相互作用的分子机制的理解更加深入。近年来，在不同生物系统中复杂激素网络方面取得的令人兴奋的进展以及仍然存在的挑战，反映在本期特刊的评论文章中。而且还可以通过更高阶的生长规定，例如顶端优势和芽与根之间的生长控制。当前植物激素的研究已经使我们对从单个细胞到近端和远端细胞之间的信号传递网络中激素相互作用的分子机制的理解更加深入。近年来，在不同生物系统中复杂激素网络方面取得的令人兴奋的进展以及仍然存在的挑战，反映在本期特刊的评论文章中。

激素网络通过识别激素分子而被激活。现在已经鉴定了所有经典植物激素的受体。竹内等。（2020）总结了植物激素受体的结构研究，显示了受体-激素结合的原子水平，这触发了立即的主要反应。激素要么充当受体与靶蛋白之间相互作用的分子胶，要么用作引起受体构象变化的变构调节剂，从而与靶蛋白结合。个体荷尔蒙感知力的分子鉴定对于了解不同生物学环境中复杂激素网络的激活和调节至关重要。

气孔是控制蒸腾速率的主要结构，因此多种信号与关键激素ABA协同作用，通过控制离子通道在调节气孔闭合中起重要作用。气孔信号已被用作模型系统，以了解单细胞水平的植物信号。Hsu等。（2020）提供了有关ABA和其他气孔信号通路的最新知识。他们讨论了气孔ABA信号的进化方面以及核心信号成分的新兴调节因子。他们还讨论了在非胁迫条件下（如受CO 2和低湿度影响）的气孔基础ABA信号传导。

SLs调节植物的生长和发育，但也充当植物与其他生物（例如根际中的寄生植物和微生物）之间的交流工具。Aquino等。（2020年）提供了对SLs作为内源和外源信号分子在植物生长和发育的直接和间接调控中的功能的最新综述。他们还讨论了SL在调节苔藓定殖中的作用。Mashiguchi等。（2020年）将他们的研究重点放在SL的生物合成，感知和转运的分子基础上。

除了经典的植物激素外，其他代谢物也被认为是植物中的信号分子。Moreno等。（2020年）概述了类胡萝卜素衍生的分子的生物学功能，包括著名的植物激素ABA和SLs，但将其综述集中在最近表征的类胡萝卜素信号上，如Blumenol，mycorradicins，zaxinone，anchoene，β-cyclocitral，β-cyclogeranicacid ，β-紫罗兰酮和氯丁内酯。这些类胡萝卜素在植物生理，发育以及与其他植物和微生物的相互作用中起作用。褪黑激素是另一种具有信号传导功能的代谢物。它是色氨酸衍生的代谢产物，在动物中起着激素的作用，但也由植物合成这种分子，近来我们对它在植物生理学中的重要性的理解得到了更多认识。例如，水稻的褪黑素营养缺陷型突变体（水稻）在生长，应激反应和衰老中表现出各种表型。Back（2020）在本期中总结了植物褪黑激素代谢，信号传导和生理的最新知识。作者讨论了通过分解代谢途径控制褪黑激素水平以及褪黑激素结合蛋白在信号传导中的潜在作用。

生长调节是植物生理和发育的基础。环境因素通过调节多种激素途径强烈影响植物的生长。Favero等。（2020年）解释了植物激素信号如何整合到发育和环境信号网络中，从而在不同的光照，昼夜节律和温度条件下调节拟南芥下胚轴和叶柄的塑料生长调控。有效利用土壤养分对于植物成功生长也至关重要。从根部到茎部生长的促进生长的CK的关键作用，反之亦然Sakakibara（2020）总结了局部和全身性氮信号传导以及该CK信号传导机制所涉及的不同分子成分。

开花是从营养生长到生殖生长的阶段性转变，是公认的农业重要特征。对这种转变基础的分子机制的阐明表明，开花受环境，发育和激素信号（例如GAs）控制，其中包括GAs，这些信号会影响控制开花的DELLA蛋白。伊泽（2020）提供了有关该分子网络对开花过程的调控作用的最新知识的最新摘要。施肥后会出现果实发育和成熟，这是重要的农艺性状，吸引了基础和农学科学家。除了乙烯在更年期果实成熟中的作用外，其他植物激素也参与果实发育和成熟的调控。Fenn和Giovannoni（2020）提供了有关水果集启动，生长和成熟过程中激素信号传导整合的最新知识的最新信息。

植物需要处理不利条件，例如各种非生物胁迫所带来的不利条件。Devireddy等。（2020年）概述了激素与活性氧（ROS）信号之间的相互作用，该信号协调了植物对示例性单一胁迫（干旱，盐，热或冷或不同非生物胁迫的组合）的（系统性）适应性反应。。在吉田等人的评论中。（2020年），描述了我们对远距离胁迫，发育信号及其与植物激素途径的关联的最新进展。突出显示了多种胁迫响应肽信号，但要特别注意从根到茎的肽信号，例如CLE25，它在干旱胁迫条件下诱导叶片中ABA积累。

植物免疫力严重依赖植物激素。Aerts等。（2020）强调了调节激素对病原体和昆虫的防御的激素相互作用免疫网络的复杂性。他们讨论了调节该网络中不同激素之间的串扰的不同水平，从全基因组或表位反应的水平，到蛋白质，基因表达或激素稳态的分子水平。Sun and Zhang（2020）回顾了病原体的局部感染如何导致短距离和长距离防御信号分子的产生。这些包括与损伤相关的分子模式，植物细胞因子，SA和N-羟基哌酸。作者描述了哪些调节蛋白参与其生产，感知和诱导激素介导的防御反应。Eichmann等。（2020年）描述了植物激素在植物根部周围和根部微生物组的形成中的作用。来自植物和微生物的激素促进了根部/周围微生物群落的多样性，这反过来又对植物的复原力至关重要。

最后，为了增加我们对激素信号传导的理解，重要的是要以高灵敏度（以非侵入性的方式）确定不同条件下植物激素在植物中的分布和浓度。可以通过使用基因工程生物传感器来阐明激素网络的时空性质。Isoda等。（2020年）描述了该领域的最新发展，其中生物传感器基于转录报道分子，基于德格隆的传感器或基于受体的传感器的荧光。

本期专刊探讨了我们对植物激素知识的新颖认识。评论涵盖了激素网络功能研究的最新进展。局部和全身组织中激素途径的分子功能，全身信号的传递以及激素途径彼此之间以及其他分子信号之间的整合是本期许多评论的主题。这些方面涵盖了生长，发育和应激反应的许多不同生物学过程。此外，本期内容包括对具有新兴激素功能的代谢物的评论，以及对植物激素报告的非侵入性技术的评论。我们相信，它为在植物生物学中如此重要的主题提供了广泛而最新的观点。

"点击查看英文标题和摘要"