《农作物乙烯合成和信号转导途径及其对抗病反应的调控》由会员分享，可在线阅读，更多相关《农作物乙烯合成和信号转导途径及其对抗病反应的调控（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分 子 植 物 育 种 ， 2 0 0 8 年 ， 第 6 卷 ， 第 4 期 ， 第 7 3 9 - 7 4 8 页M o l e c u l a r P l a n t B r e e d i n g , 2 0 0 8 , V o l . 6 , N o . 4 , 7 3 9 - 7 4 8专 题 介 绍R e v i e w农 作 物 乙 烯 合 成 和 信 号 转 导 途 径 及 其 对 抗 病 反 应 的 调 控翁 宇 戴 小 枫*中 国 农 业 科 学 院 作 物 科 学 研 究 所 , 北 京 , 1 0 0 0 8 1* 通 讯 作 者 , d x f c a a s .
2、n e t . c n摘 要 乙 烯 作 为 植 物 激 素 在 生 长 、 发 育 、 抗 逆 过 程 中 发 挥 了 其 独 特 的 调 节 作 用 。 本 文 在 分 子 生 物 学 水 平 上概 述 了 植 物 中 乙 烯 合 成 途 径 和 信 号 转 导 途 径 的 机 制 。 乙 烯 的 合 成 由 甲 硫 氨 酸 开 始 ， 经 过 重 要 的 中 间 代 谢 产物 A C C 的 氧 化 裂 解 形 成 乙 烯 ， 其 中 A C C 合 成 酶 催 化 的 反 应 为 限 速 反 应 ， 为 调 控 乙 烯 合 成 的 重 要 环 节 。 乙 烯信 号 的 转 导 由 内
3、质 网 上 乙 烯 受 体 识 别 乙 烯 开 始 ， 在 胞 质 中 经 一 条 保 守 的 途 径 ， 由 E I N 3 将 转 录 信 号 传 递 至 细胞 核 中 ， 最 后 以 E R F 类 转 录 因 子 激 活 或 抑 制 相 关 基 因 的 表 达 。 E R F 转 录 因 子 参 与 防 卫 反 应 的 诱 导 和 寄 主 对病 原 菌 不 亲 和 互 作 的 建 立 ， 受 其 调 控 的 防 卫 基 因 被 诱 导 表 达 后 在 随 后 防 卫 应 答 过 程 中 发 挥 了 不 同 的 作 用 。关 键 词 乙 烯 合 成 , 信 号 转 导 , 诱 导 抗 性
4、E t h y l e n e B i o s y n t h e s i s a n d S i g n a l T r a n s d u c t i o n a n d i t s R e g u l a t i o n o n C r o pD i s e a s e R e s i s t a n c eW e n g Y u D a i X i a o f e n g*I n s t i t u t e o f C r o p S c i e n c e , C h i n e s e A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i
5、e n c e s , B e i j i n g , 1 0 0 0 8 1* C o r r e s p o n d i n g a u t h o r , d x f c a a s . n e t . c nA b s t r a c t A s a p l a n t h o r m o n e , e t h y l e n e p l a y s a s i g n i f i c a n t r o l e i n t h e g r o w t h , d e v e l o p m e n t a n d s t r e s s r e s i s t a n c e .T
6、 h i s p a p e r r e v i e w s t h e m e c h a n i s m o f t h e e t h y l e n e b i o s y n t h e s i s a n d s i g n a l t r a n s d u c t i o n i n t h e p l a n t b a s e d o n t h e b a -s i s o f t h e m o l e c u l a r b i o l o g y . T h e e t h y l e n e b i o s y n t h e s i s f o l l o w
7、s t h e p a t h w a y t h a t b e g i n s w i t h m e t h i o n e a n d p r o d u c e se t h y l e n e b y t h e o x i d a t i o n l y s i s o f t h e i m p o r t a n t i n t e r m e d i a t e A C C , i n w h i c h t h e s t e p c a t a l y z e d b y t h e A C C s y n t h a s ei s t h e r a t e - l
8、i m i t i n g o n e a n d a l s o t h e k e y o n e i n t h e r e g u l a t i o n o f t h e e t h y l e n e b i o s y n t h e s i s . T h e e t h y l e n e m o l e c u l e i sr e c o g n i z e d b y t h e r e c e p t o r s l o c a t e d o n t h e e n d o p l a s m i c r e t i c u l u m a n d t h e s
9、 i g n a l t r a n s d u c t i o n f o l l o w s a c o n s e r v e dp a t h w a y i n t h e c y t o p l a s m n e x t t o w h i c h t h e t r a n s c r i p t i o n - r e g u l a t i n g s i g n a l i s t r a n s d u c e d i n t o t h e n u c l e u s v i a E I N 3a n d u l t i m a t e l y t h e E R F
10、 t r a n s c r i p t i o n f a c t o r s a c t i v a t e o r r e p r e s s t h e e x p r e s s i o n o f t h e r e l a t e d g e n e s . T h e E R F t r a n -s c r i p t i o n f a c t o r s p a r t i c i p a t e d i n t h e i n d u c t i o n o f t h e d e f e n s e r e s p o n s e s a n d t h e e s
11、t a b l i s h m e n t o f t h e h o s t - p a t h g e n i m -c o m p a t i b l e i n t e r a c t i o n , i n t h a t t h e i r r e g u l a t e d d e f e n s e g e n e s a r e i n d u c e d a n d p l a y d i f f e r e n t r o l e s i n t h e f o l l o w i n g d e -f e n s e r e s p o n s e s .K e y w
12、 o r d s E t h y l e n e b i o s y n t h e s i s , S i g n a l t r a n s d u c t i o n , I n d u c e d r e s i s t a n c e基 金 项 目 ： 本 研 究 由 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 3 0 5 7 1 2 1 0 ) 资 助乙 烯 是 植 物 自 身 产 生 的 一 种 植 物 激 素 ， 具 有 促使 种 子 萌 发 、 抑 制 细 胞 伸 长 、 果 实 催 熟 、 使 棉 纤 维 伸长 、 抑 制 根 瘤 菌 与 豆 科 植 物 共 生 结 瘤 和
13、 抵 抗 洪 涝 等作 用 。 在 所 有 调 节 生 长 发 育 的 植 物 激 素 中 ， 乙 烯 是 结构 最 简 单 的 一 种 ， 这 一 点 使 得 它 能 够 自 由 的 进 出 细胞 膜 ， 同 时 它 也 是 唯 一 的 气 体 激 素 。 乙 烯 在 农 作 物 上应 用 最 广 的 是 催 熟 未 成 熟 的 果 实 ， 缩 短 成 熟 期 ， 而 在幼 苗 上 施 加 乙 烯 会 出 现 很 多 异 常 的 表 型 ， 集 中 表 现为 都 具 有 缩 短 的 根 和 辐 射 状 膨 大 的 下 胚 轴 ， 这 种 乙烯 过 度 反 应 的 突 变 体 在 表 型 上
14、可 以 描 述 为 三 重 反应 ， 具 体 表 现 是 存 在 乙 烯 的 条 件 下 ， 幼 苗 在 避 光 条 件下 生 长 ， 会 出 现 顶 点 钩 弯 度 加 大 ， 下 胚 轴 辐 射 状 膨 大以 及 根 和 下 胚 轴 的 缩 短 。 三 重 反 应 在 遗 传 学 上 常 被用 来 筛 选 与 乙 烯 有 关 的 突 变 体 ， 这 类 突 变 体 按 是 否分 子 植 物 育 种M o l e c u l a r P l a n t B r e e d i n g能 被 乙 烯 合 成 或 识 别 抑 制 剂 抑 制 突 变 又 可 以 分 为 2个 组 ， 如 果 突
15、变 不 被 抑 制 ， 则 称 为 组 成 型 三 重 反 应( c o n s t i t u t i v e t r i p l e - r e s p o n s e , c t r ) ； 如 果 突 变 受 到 抑 制而 回 复 到 正 常 的 表 型 ， 则 称 为 乙 烯 过 度 产 生 ( e t h y -l e n e - o v e r p r o d u c e r , e t o ) 。 另 外 ， 如 果 在 避 光 条 件 下 用乙 烯 处 理 植 株 不 出 现 三 重 反 应 ， 那 么 这 种 突 变 称 为乙 烯 不 敏 感 ( e t h y l e n
16、 e - i n s e n s i t i v e , e i n ) 或 乙 烯 抗 性( e t h y l e n e - r e s i s t a n t , e t r ) 。 乙 烯 信 号 途 径 的 研 究 发 现 ， 尽管 乙 烯 的 作 用 可 以 是 多 方 面 的 ， 但 这 些 作 用 在 最 初几 步 都 共 享 一 条 保 守 的 信 号 途 径 ， 在 乙 烯 信 号 途 径的 下 游 ， 各 条 生 长 、 发 育 和 抗 逆 的 调 控 支 路 开 始 分叉 。 本 文 将 讨 论 乙 烯 的 合 成 代 谢 和 信 号 转 导 途 径 ， 以及 该 信 号 途 径 参 与 诱 导 的 植 物 防 卫 反 应 。1 乙 烯 的 合 成 及 其 调 控植 物 中 乙 烯 的 合 成 代 谢 途 径 现 在 已 经 在 拟 南 芥中 研 究 得 比 较 清 楚 ， 2 0 世 纪 8 0 年 代 ， Y a n g 和 他 的 同事 在 乙 烯 合 成 重 要 前 体 的 研 究 方 面 取 得 了 突 破 ， 使我 们 现 在 能
