Учёные раскрыли механизм катаболической регуляции растительного гормона стриголактонов

Исследователи под руководством профессора Ху Юйсиня из Института ботаники Китайской академии наук сообщили, что карбоксилэстераза 15 Arabidopsis (AtCXE15) и её ортологи у семенных растений функционируют как эффективные гидролазы растительного гормона стриголактонов (SLs). Это открытие раскрывает каталитический механизм, лежащий в основе гомеостатической регуляции SLs у растений.

Результаты опубликованы онлайн в журнале Nature Plants.

SLs — это класс растительных гормонов, производных от каротиноидов, которые играют ключевую роль в регуляции ветвления побегов, симбиоза растений с грибами и прорастания паразитических сорняков. Недавние исследования описали пути биосинтеза и сигналинга SLs, однако катаболизм или деактивация эндогенных SLs in planta оставались в значительной степени неясными.

В этом исследовании учёные показали, что сверхэкспрессия AtCXE15 в Arabidopsis способствует ветвлению побегов, ослабляя подавление роста пазушных почек под действием SLs. Также они продемонстрировали, что AtCXE15 может связывать и эффективно гидролизовать различные SLs как in vitro, так и in planta.

Кроме того, было показано, что предполагаемые ортологи AtCXE15 у некоторых видов двудольных, однодольных и голосеменных растений, но не у мохообразных, могут эффективно расщеплять аналоги SLs. Это указывает на то, что такой CXE15-зависимый катаболизм SLs эволюционно консервативен у семенных растений.

Интересно, что исследователи обнаружили, что AtCXE15 сильно реагирует на SLs и разнообразные стимулы окружающей среды. Это предполагает, что CXE15-опосредованный катаболизм SLs может быть регуляторным механизмом для градиентов SLs и, таким образом, формировать архитектуру растения в условиях постоянно меняющейся среды.

«Поскольку эндогенные градиенты SLs в растениях имеют решающее значение для определения роста пазушных почек и ветвления побегов, манипулирование эндогенными SLs и их сигнализацией может быть подходом для повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных культур», — заявил профессор Ху, автор-корреспондент исследования.

Это исследование также предоставляет рациональный подход для пространственно-временного управления эндогенными SLs и архитектурой сельскохозяйственных и декоративных растений.