植物生理學(xué)通訊第39卷 第5期，2003年10月547乙烯信號的接受與轉(zhuǎn)導(dǎo)楊迎伍1.2李正國1.2.”張利陳國平2(西南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院.重慶400716;6 3重慶大學(xué)基因工程研究中心，重慶400030)Reception and Transduction of Ethylene SignalYANG Ying Wult, LI Zheng Guol.2.* , ZHANG Li' , CHEN Guo Ping2 (' College of Food Science, Southwest Agricultur-al University, Chongqing 400716; "Gene Engineering Research Center, Chongqing University, Chongqing 400030)提要對乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的相關(guān)組分.乙烯信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及乙烯信號感知和轉(zhuǎn)導(dǎo)的可能機(jī)制研究的最新進(jìn)展進(jìn)行了簡要介紹,并對今后這一領(lǐng)域的研究方向和在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用前景進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞乙烯; 受體;信號轉(zhuǎn)導(dǎo)乙烯是五大類植物激素之一,作為-種內(nèi)源性相關(guān)的突變體。而且在擬南芥(Arabidopsis thali-調(diào)節(jié)因子在植物生長發(fā)育過程中起著重要作用1。ana)中,由于“三重反應(yīng)”法具有很好的重現(xiàn)性、易乙烯對植物的生長和發(fā)育過程的影響包括:種子萌于篩選大量的個(gè)體(> 10*),以及在生長的早期階發(fā)、對莖和根伸長的抑制、開花、花和葉的衰老和脫段(3 d)就可進(jìn)行篩選等優(yōu)點(diǎn),所以，“三重反應(yīng)”法落、性別分化、果實(shí)成熟等1.2]。此外,乙烯還參與為乙烯反應(yīng)突變株的分離提供了一種簡單易行的植物脅迫反應(yīng),影響植物偏上性生長等。由于乙烯篩選方法。采用“三重反應(yīng)”法已篩選出許多乙烯對植物生長發(fā)育的重要影響,因而成為植物生理的反應(yīng)突變體。根據(jù)已分離的突變體可分為兩類[問:重要研究內(nèi)容。一類是乙烯不敏感突變體(ethylene insensitive以前,對乙烯的研究主要集中在乙烯的生理效.mutants)，即對外源乙烯不顯示出“三重反應(yīng)”,如應(yīng)、生物合成途徑及其調(diào)控上。植物中乙烯可受多乙烯不敏感突變體(ethyleneinsensitive,ein)、抗種刺激而誘導(dǎo)合成,如傷害、病蟲侵害、各種脅迫因乙烯突變體(ethylene- resistant, etr). 集約ACC突素、機(jī)械傷害、植物激素(如生長素、細(xì)胞分裂素.乙變體(ACC-intensive, ain);第二類是組成型乙烯烯)、果實(shí)成熟、衰老等1.3]。乙烯的生物合成途徑，反應(yīng)突變體( constitutive ethylene response mu-從Met-→SAM-→+ACC-→C2 H,已經(jīng)清楚[]。在多種tant, ctr), 即在無外源乙烯存在下能組成型地顯植物中,編碼1- 氨基環(huán)丙烷1羧酸(1-aminocyclo-現(xiàn)“三重反應(yīng)”，如乙烯過量表達(dá)突變體( ethylene-propane-1-carboxylic acid, ACC)合成酶和ACCoverproducer, eto)等。氧化酶的基因已經(jīng)克隆和鑒定,并通過反義RNA1乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的相關(guān)組分技術(shù)對兩種酶的基因進(jìn)行了遺傳學(xué)操作從而為控1.1乙烯受體多年來, 研究者們推測乙烯需與制果實(shí)成熟和衰老提供了一種有效的方法。近年受體結(jié)合后才能對植物產(chǎn)生生理作用。近年來,通來,分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的長足發(fā)展,加速了過對乙烯受體蛋白的研究,為這-推測提供了許多有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。植物乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究。在研究乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中,廣泛應(yīng)用了“三1.1.1 ETR1基因及其編碼的蛋白 在擬南芥中重反應(yīng)”法和分子克隆技術(shù)?！叭胤磻?yīng)”是指當(dāng)黑利用“二重后應(yīng)”表現(xiàn)刑監(jiān)定了第一個(gè)乙烯不敏感中國煤化工酒暗條件下生長的黃化幼苗暴露于乙烯后,其下胚軸突TYHCNMHG通過定位克隆被分膨脹變短、莖桿偏向水平生長、頂端鉤狀彎曲加收稿2002-09-04修定2003-01-27劇5。由于乙烯感受抑制劑、乙烯生物合成抑制劑資助重慶市應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目 (合同號:6477)和生物力學(xué)與組織工和植物喪失乙烯反應(yīng)的突變體都能阻礙三重反應(yīng)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室訪問學(xué)者基金項(xiàng)目。的發(fā)生,質(zhì)帝敬堡定、分離出乙烯合成及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通訊作者( E mail: zhengguoli@ yahoo. com, Td :023 65 120483)。548植物生理學(xué)通訊第39卷 第5期，2003年10月離[6。表達(dá)ETR1蛋白的轉(zhuǎn)基因酵母可與乙烯結(jié)與ETR1一樣都是乙烯受體。合,表明ETR1是乙烯受體,在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑.Sakai等[103鑒定出ETR2基因,并發(fā)現(xiàn)etr2突的初期起作用”。變體與etr1和ers突變體相似,表現(xiàn)出顯性的乙烯ETR1編碼的蛋白為一跨膜蛋白，N-端位于不敏感表型。經(jīng)雙重突變型的上位性分析證明，細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè),C端結(jié)構(gòu)域定位在膜的細(xì)胞質(zhì)一ETR2在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中作用于CTR1的上側(cè)C0]。其中,N-端含有一個(gè)包含3個(gè)跨膜節(jié)段的疏游,ETR2基因位于第3條染色體上。無論在序列水結(jié)構(gòu),是結(jié)合乙烯的活性區(qū)域;C端含有組氨酸上,還是在突變體表型上ETR2和ERS都很相似，激酶區(qū)域和接收區(qū)域。與細(xì)菌的雙組分調(diào)節(jié)器因而推測ETR2與ETR1和ERS具有類似的功(two-component regulators)有高 度同源性問]。細(xì)能。因此，在擬南芥中,ETR2可能編碼第3個(gè)乙菌的雙組分調(diào)節(jié)器包括傳感蛋白和反應(yīng)調(diào)節(jié)器。烯受體。然而,迄今僅獲得了一個(gè)ETR2的顯性等傳感蛋白定位在細(xì)胞膜上,由一個(gè)輸入端和一個(gè)組位基因,ETR2結(jié)合乙烯的能力尚未被確定。因氨酸蛋白激酶結(jié)構(gòu)域構(gòu)成;反應(yīng)調(diào)節(jié)器由一個(gè)接收此,還不能確認(rèn)ETR2 -定編碼一種乙烯受體蛋結(jié)構(gòu)域和一個(gè)輸出結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。在傳感蛋白上,通.白。過輸入結(jié)構(gòu)域感受信號,激活或抑制組氨酸激酶活根據(jù)結(jié)構(gòu)的相似性,乙烯受體基因家族可分為性。激活的組氨酸激酶上的一個(gè)組氨酸殘基會(huì)發(fā)兩個(gè)亞家族(subfamily),即ETR1亞家族和ETR2生自動(dòng)磷酸化作用,然后磷?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移到反應(yīng)調(diào)節(jié)亞家族11。ETR1亞家族包括ETR1和ERS1,編器中接收結(jié)構(gòu)域的一- 個(gè)天冬氨酸殘基上,從而調(diào)節(jié)碼的蛋白含-個(gè)保守的組氨酸激酶結(jié)構(gòu)域和在N-反應(yīng)調(diào)節(jié)器中的輸出結(jié)構(gòu)域的活性。在細(xì)菌中,輸端有3個(gè)疏水亞結(jié)構(gòu)域。ETR2 亞家族包括入結(jié)構(gòu)域通常有一個(gè)DNA結(jié)合基元,并直接調(diào)控ETR2、EIN4和ERS2,編碼的蛋白N-端含有一個(gè)轉(zhuǎn)錄過程。通過模擬細(xì)菌雙組分調(diào)節(jié)器的研究表附加的疏水突出端,且組氨酸激酶結(jié)構(gòu)域缺乏一個(gè)明,ETR1通過N端感受乙烯,并把結(jié)合信號傳遞或幾個(gè)催化活性所必需的元件。到組氨酸蛋白激酶區(qū)域和接受器區(qū)域。另外,在番茄中也分離得到6個(gè)ETR1的同源現(xiàn)在已知擬南芥ETR1蛋白有738個(gè)氨基酸基因[12]。Wilkinson 等[13] 發(fā)現(xiàn)番茄Nr ( Never-殘基,相對分子量為82.5 kD8]。另外,ETR1 蛋白ripe )突變體基因編碼一個(gè)與ETR1高度相似的蛋在酵母中的表達(dá)研究發(fā)現(xiàn),ETR1蛋白是與膜結(jié)合白,并從中克隆出Nr基因。Nr蛋白與ERS相似，的(這與推斷結(jié)果一致)、通過二硫鍵連接的二聚也缺乏一個(gè)接受器結(jié)構(gòu)域。Tieman 和Kleel4]在體。而二硫鍵是通過ETR1蛋白中位于細(xì)胞外區(qū).番茄中還分離鑒定到ETR1同源基因LeETR1、域的前4個(gè)氨基酸殘基中的半胱氨酸相連接的叮。LeETR2、LeETR4、LeETR5。LeETR1、 LeETR21.1.2 ETR1基因的同源物 在擬南芥中, ETR1和Nr相當(dāng)于擬南芥的ETR1亞家族，而代表一個(gè)小的基因家族。目前已發(fā)現(xiàn)與ETR1同LeETR4、LeETR5則相當(dāng)于擬南芥的ETR2亞家源的基因有: ERS1. ERS2、ETR2和EIN4[8~10]。族。將擬南芥ETR1基因轉(zhuǎn)入番茄中進(jìn)行異源表目前認(rèn)為EIN4和ETR1在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中達(dá),發(fā)現(xiàn)果實(shí)成熟和花的衰老都顯著延遲,這表明是最早起作用的。植物對乙烯識別和反應(yīng)路徑有高度的保守性[15]。ERS(ethylene response sensor) 基因是在擬南1.2 其它組分 除了編碼乙烯受體的幾個(gè)基因芥與etr1的交叉雜交中發(fā)現(xiàn)的。ERS 基因已經(jīng)克外,還發(fā)現(xiàn)乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的其它幾個(gè)組分，隆,它位于第2條染色體上,與λAT429標(biāo)記相如(中國煤化工、ERF和ERN1等。鄰[8]。據(jù)推測,ERS編碼第2個(gè)乙烯受體蛋白,但1.2YHCNMHG,Kieber等16通過插此受體缺乏反應(yīng)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)域(此結(jié)構(gòu)存在于入突變在擬南芥中克隆了CTR1基因,并對其結(jié)構(gòu)ETR1蛋白中)。上位性分析表明,ERS1作用于進(jìn)行了研究。該基因編碼的蛋白由821個(gè)氨基酸CTR1(信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的另一組分)的上游,這與殘基組成,相對分子量為90 kD。推斷的氨基酸序在etr1突變體本現(xiàn)察到的結(jié)果一致。因此ERS1 .列顯示,C-端具明顯的類似于哺乳動(dòng)物和果蠅中.植物生理學(xué)通訊第39卷 第5期，2003年10月549Raf蛋白激酶家族的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(ser-于N-端),且N-端和C-端都位于膜的同側(cè)?？梢姡琲ne/ threonine protein kinase)的特征,含有所有已EIN2蛋白是一種膜內(nèi)在蛋白。對EIN2蛋白的序知的蛋白激酶所共有的11個(gè)亞域,兩者的氨基酸列分析還發(fā)現(xiàn),EIN2蛋白與Nramp蛋白家族在序序列同源性達(dá)41%。通過桿狀病毒載體把CTR1列上有相似性,但這種相似性僅局限在N-端，C-端.基因?qū)肜ハx細(xì)胞中表達(dá)的實(shí)驗(yàn)表明,CTR1蛋白則無同源性。Nramp蛋白是存在于真核細(xì)胞中的具備絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性。在動(dòng)物體中，-種蛋白,它是 作為二價(jià)陽離子的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。與Raf蛋白是分裂原激活的蛋白激酶激酶激酶Nramp的相似性暗示著EIN2可能作為一種金屬(MAPKKK)。不同的Raf蛋白均含有3個(gè)高度保轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在乙烯信號反應(yīng)中起作用。但異源轉(zhuǎn)化守的區(qū)域(CR1~3)。CR1由Raf 蛋白結(jié)合位點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)中，并沒有發(fā)現(xiàn)EIN2具有轉(zhuǎn)運(yùn)金屬的能富含Cys的鋅指(zincfinger)結(jié)構(gòu)組成;CR2的氨力[18?，F(xiàn)已證實(shí),在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中, EIN2基酸殘基中，絲氨酸和蘇氨酸占了極大比例;CR3作用于CTR1的下游,EIN3的上游。位于Raf蛋白的C端,是激酶的催化區(qū)域。CTR1EIN3突變雖然會(huì)使植株對乙烯的敏感性減的C-端與CR3區(qū)域高度同源,但CTR1缺乏CR2弱,但并不完全失去對乙烯的敏感性,這可能是由區(qū)域中的鋅指結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)[16]。于EIN3代表一個(gè)具有豐余功能的小基因家族。對所有的ctrl突變體(包括激酶中最保守的殘Chao等[19]研究表明,EIN3編碼一種核蛋白,在乙基上單個(gè)氨基酸的突變)分析表明,CTR1的激酶烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中作為核調(diào)節(jié)因子起作用。EIN6 和活性在乙烯反應(yīng)途徑中是必需的,充當(dāng)負(fù)調(diào)節(jié)物的EIN7在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中起作用的確切部位還作用[16]。不清楚。CTR1的N-端具體功能還不清楚1。在N-Tieman等[30]在番茄中分離了EIN3的同源端結(jié)構(gòu)上,CTR1與Raf僅有非常有限的同源性，基因LeEIL(LeEIL1、LeEIL2、LeEIL3)。降低單CTR1的N-端不含有哺乳動(dòng)物細(xì)胞中Raf蛋白上- 的LeEIL基因表達(dá)的轉(zhuǎn)基因番茄在乙烯反應(yīng)上的保守鋅指。CTR1的N-端含有一個(gè)共有的P-沒有大的變化,但抑制多個(gè)LeEIL基因的表達(dá)則loop序列,此P-loop序列是一個(gè)核苷酸結(jié)合折疊對乙烯的敏感性會(huì)大大降低。降低LeEIL的表達(dá)結(jié)構(gòu)。但P-loop序列是否就代表CTR1的功能結(jié)會(huì)誘導(dǎo)枝葉偏上性、花脫落、花衰老以及果實(shí)早熟構(gòu)域,還有待進(jìn)-步研究1。等。說明LeEIL基因?yàn)楣δ茇S余基因，在多重乙CTR1蛋白是乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的中心組分,它作烯反應(yīng)中作為正調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育。我用于乙烯受體蛋白的下游，是EIN2、EIN3、EIN5們在番茄中通過EIN3 -GFP ( green fluorescent的負(fù)調(diào)節(jié)因子[16]。protein)標(biāo)記發(fā)現(xiàn)它定位于細(xì)胞核中。超表達(dá)1.2.2EIN組分ein突變體是對乙烯不敏感的EIN3可以使Nr突變體具有正常的乙烯反應(yīng),果突變,在乙烯條件下沒有“三重反應(yīng)”?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的實(shí)正常成熟(未發(fā)表資料)。說明EIN3的超表達(dá)EIN突變體有ein2、ein3、ein4、ein5、ein6、ein7等6可以恢復(fù)突變體的成熟性能。種[呵]。其中EIN4編碼一種乙烯受體蛋白。1.2.3 ERFs ERFs ( ethylene-responsive fac-ein2是一種強(qiáng)的乙烯不敏感隱性突變體,導(dǎo)致tors)是-類乙烯反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子，它們作用于EIN3植株對乙烯完全不敏感。ein2 突變株可防御由一下游,可以與乙烯調(diào) 節(jié)表達(dá)基因的啟動(dòng)子區(qū)的系列病原菌所引起的感染,說明它在乙烯敏感性和GCC( AGCCGCC)框結(jié)合,從而引起乙烯反應(yīng)418]?？共⌒灾邪l(fā)揮作用。Alonso 等[17用定位克隆法已對語中國煤化工列和功能研究表明,它分離出EIN2基因。EIN2編碼一個(gè)分子量為141們可MYHCNMHG型都具有極為保守的kD的二態(tài)結(jié)構(gòu)的、含1294個(gè)氨基酸殘基的多肽。DNA結(jié)合區(qū)域,但其酸性調(diào)節(jié)區(qū)域的位置具有很含461個(gè)氨基酸殘基的N-端是極端疏水性區(qū)域,大差異,從而影響其調(diào)節(jié)性能。當(dāng)酸性調(diào)節(jié)區(qū)位于而含833個(gè)氨基酸殘基的C端則主要是親水性基5’-端時(shí)(Class I ),活化乙烯反應(yīng);當(dāng)酸性調(diào)節(jié)區(qū)團(tuán)。推斷萬市數(shù)握白含12個(gè)跨膜螺旋區(qū)域(都位位于3'-端時(shí)(Class I ),抑制乙烯反應(yīng);但當(dāng)5’端植物生理學(xué)通訊第39卷 第5期，2003年10月和3’-端同時(shí)具有酸性調(diào)節(jié)區(qū)時(shí)(Class I),能更強(qiáng)跨膜區(qū),且親水性較強(qiáng)。ERN1的N-端含有一個(gè)地活化乙烯反應(yīng)。據(jù)我們在番茄上的研究結(jié)果顯多脯氨酸區(qū)段和一段相鄰的甘氨酸殘基鏈(其重復(fù)示，在果實(shí)成熟前,活化子表達(dá)較低,抑制子表達(dá)較單元為GGX,X為任一殘基)。其C端含有兩個(gè)多強(qiáng);當(dāng)果實(shí)成熟時(shí),活化子表達(dá)增強(qiáng),抑制子表達(dá)迅谷氨酸殘基的酸性區(qū)域和-個(gè)富含賴氨酸的堿性速降低;當(dāng)植物體乙烯信號減弱時(shí),活化子的表達(dá)區(qū)域。另外,還推斷ERN1含有數(shù)個(gè)磷酸化位點(diǎn)，減弱,而抑制子的表達(dá)增強(qiáng)(未發(fā)表資料)。這說明磷酸化可以調(diào)節(jié)ERN1蛋白的活性。這說明它們的表達(dá)受到不同環(huán)境因子和乙烯水平的調(diào)節(jié)。ERN1 可能編碼一種核蛋白21]。1.2.4 ERN1蛋白Trentmann等[21]采用mR-此外，研究ERN1在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)突變體NA差異顯示法,研究擬南芥黃化幼苗乙烯反應(yīng)途ein3和ctrl中表達(dá)的結(jié)果證明, ERN1在乙烯信號徑中的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)問題時(shí)發(fā)現(xiàn)-種新的乙烯調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的表達(dá)水平受CTR1和EIN3基因調(diào)核定位蛋白,命名為ERN1(ethylene regulated nu-節(jié),說明ERN1作用于EIN3的下游。clear localized protein)。ERN1 是經(jīng)RNA印跡分2乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)析證明的4個(gè)差異表達(dá)基因中的一個(gè)。在野生型2.1 乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 即使有些基因沒有從分?jǐn)M南芥中,ERN1的表達(dá)受乙烯的抑制，但在乙烯子水平上得到鑒定,但通過生物化學(xué)或突變體間的不敏感型突變體etrl中,乙烯對ERN1的表達(dá)無上位性關(guān)系分析也可以提供基因產(chǎn)物相互作用順抑制作用。序的信息。研究者們采用上位分析法已構(gòu)建了乙ERN1克隆無內(nèi)含子，編碼的蛋白含有407個(gè)烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中基因作用的構(gòu)架模型(圖氨基酸殘基,理論分子量為45.9 kD,沒有明顯的1 )[5.11.23]。乙烯反應(yīng).ETRIERNI生長.ERSI就芒C2H4”-ERS2-★CTRH-★EIN2-十EIN3 :脅迫ETR2ERFsEIN4脫落成熟圖1乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的線性關(guān)系[由圖1可知,ETR1基因產(chǎn)物是在乙烯信號轉(zhuǎn)完全清楚乙烯是如何與受體結(jié)合的,乙烯受體又是導(dǎo)途徑中最早起作用的。ERS1. ERS2、ETR2、如何把信號傳遞給下游組分的。但通過近年來的EIN4是ETR1的同系物，也編碼乙烯受體蛋白。研究.研究者們提出了一些假設(shè)。乙烯信號需與受體蛋白結(jié)合后,才能通過CTR12.2.1乙烯與受體結(jié)合的可 能機(jī)制乙烯 與受體向下傳遞.最后產(chǎn)生乙烯反應(yīng)。CTR1是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的結(jié)合可能發(fā)生于質(zhì)膜上。ETR1及其同系物可途徑中的中心組分。另外,ctr1和etr1、ein3、ein4能是金屬蛋白(如含Cu2+ ),乙烯與受體之間是通突變體間的上位性是完全的,且在etr2、ein2和過與蛋白結(jié)合的轉(zhuǎn)運(yùn)金屬而相互作用,且受體蛋白ein3間的雙重突變體的表型上沒有顯示任何活性,很可能是形成同型或異型二聚體與乙烯結(jié)合[23]。這與推斷的乙烯信號線型轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是- -致的[6]。早在1967年,Burg等[243 就提出，受體與乙烯最近，Whitelaw等122] 發(fā)現(xiàn),在轉(zhuǎn)反義LeETR1的結(jié)合受一種轉(zhuǎn)運(yùn)金屬輔助因子調(diào)節(jié)。后來發(fā)現(xiàn)的番茄中,從第1代、第2代和第3代種子所得的在酵母的提取液中恢復(fù)ETR1結(jié)合乙烯的活性需所有幼苗對乙烯均呈現(xiàn)正常的“三重反應(yīng)”。有中國煤化TE明上述假說成立。當(dāng)LeETR2轉(zhuǎn)錄物在第2代中有輕微的減少,而MYHCNMH G離子在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)LeETR3(NR)轉(zhuǎn)錄水平不受影響。由此，中的角色被進(jìn)一步確定下來。用反義技術(shù)抑制Whitelaw等認(rèn)為乙烯信號是通過平行途徑轉(zhuǎn)導(dǎo)RAN1基因的表達(dá)將導(dǎo)致組成型的乙烯反應(yīng),這的。這與擬南芥中推測的途徑是-致的。與受體功能損失所引起的結(jié)果一致。RAN1與酵2.2乙 烯信粵慧知和轉(zhuǎn)導(dǎo)的可能機(jī)制迄 今尚不母中的CCC2基因有同源性。CCC2蛋白是一種植物生理學(xué)通訊第39 卷第5期，2003年10月551定位在酵母細(xì)胞后高爾基體泡囊上的銅離子轉(zhuǎn)運(yùn)因子,信號由受體向CTR1傳遞是通過受體的組蛋白,它將銅離子轉(zhuǎn)運(yùn)到酵母的膜蛋白上。此發(fā)現(xiàn)氨酸傳遞結(jié)構(gòu)域與CTR1的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域的相互作表明,植物與酵母一樣同樣也存在著銅離子轉(zhuǎn)運(yùn)系用實(shí)現(xiàn)的。在無乙烯的條件下,受體/CTR1復(fù)合統(tǒng)[1]。乙烯結(jié)合區(qū)域的結(jié)構(gòu)模型可能是由與一個(gè)體負(fù)調(diào)節(jié)乙烯反應(yīng)。因此,乙烯與受體結(jié)合后會(huì)降銅離子相互結(jié)合的跨膜螺旋結(jié)構(gòu)組成的富含電子低ETR1/CTR1復(fù)合體的活性,并導(dǎo)致對反應(yīng)途的疏水袋，其中銅離子直接與乙烯相互作用。徑抑制的去除56.11。而信號在CTR1和EIN3之Bleeker和KendeII認(rèn)為,受體與乙烯的結(jié)合是銅間的轉(zhuǎn)導(dǎo)需EIN2的參與,但EIN2是通過影響金離子的配位化學(xué)鍵改變后,在結(jié)合部位引起的構(gòu)象屬的穩(wěn)態(tài)而間接地作用于乙烯信號,還是作為一種變化能轉(zhuǎn)導(dǎo)到ETR1二聚體的傳遞結(jié)構(gòu)域上的結(jié)功能因子直接作用于乙烯信號,還有待進(jìn)一步研果。后來一系列轉(zhuǎn)運(yùn)金屬的實(shí)驗(yàn)證實(shí),只有銀離子究。Bleecker和Kendel1I指出,EIN2的C-端可能與銅離子有類似的效應(yīng),這與這兩種離子的結(jié)構(gòu)相是將乙烯信號向下游組分傳遞的功能區(qū)域,但似性相吻合。因此，在受體上銀離子可代替銅離子:EIN2從受體/CTR1復(fù)合體接受信號的機(jī)制還不與乙烯結(jié)合,但銀離子不能將乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)到下游清楚。EIN3和相關(guān)的EIL1和EIL2引起反應(yīng)途徑組成型激活,從而出現(xiàn)乙烯的生理反應(yīng)。2.2.2乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的可 能機(jī)制在研究乙烯信此外,Ca2+也是乙烯信號傳遞所必需的32.33]。號向下游組分轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程中發(fā)現(xiàn),擬南芥的乙烯信這有兩方面的證據(jù),一是Ca2+信使系統(tǒng)的阻斷劑號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與酵母滲透信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑頗為相抑制了乙烯誘導(dǎo)的特征性反應(yīng),如種子萌發(fā)、黃化似5.8.27]。酵母滲透轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也具有相當(dāng)于細(xì)菌雙幼苗的“三重反應(yīng)”等;二是依賴Ca2+的蛋白質(zhì)激組分信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的元件以及類似于激酶級聯(lián)反酶和蛋白質(zhì)磷酸酯酶也參與乙烯反應(yīng)。但對其作應(yīng)的元件。ETR1蛋白和SLN1蛋白分別在乙烯用機(jī)制尚不明了。反應(yīng)和滲透脅迫反應(yīng)的早期起作用。SLN1蛋白3展望與ETR1相似，也是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的組氨酸激酶。另隨著分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)在植物上的應(yīng)外,SLN1和ETR1突變分別為編碼MAP級聯(lián)激用,已經(jīng)克隆和鑒定出了許多乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中酶成員的下游基因的喪失功能性突變所抑制,此下的相關(guān)基因(如ETR1、CTR1、EIN2、EIN3等),游基因在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中為CTR1(類似于并已基本建立了植物體內(nèi)乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的框MAPKKK),在酵母的滲透反應(yīng)途徑中為PBS2架。以后的研究重點(diǎn)可能在:對這些組分進(jìn)行更深(類似于MAPKK)和HOG1(類似于MAPK)。在層次的生物化學(xué)分析,三維結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系及其酵母的滲透反應(yīng)中,反應(yīng)調(diào)節(jié)器SSK1相當(dāng)于雙組對生長發(fā)育的調(diào)節(jié)過程,信號在細(xì)胞內(nèi)的級聯(lián)放大分中的第二個(gè)組分,它的磷酸化狀態(tài)受SLN1蛋白和跨入核膜激活靶標(biāo)基因的過程,乙烯與其它植物的活性所調(diào)節(jié)。SSK1 隨后調(diào)節(jié)SSK2和SSK22，激素的相互作用方式，從而明確乙烯在植物生長發(fā)后兩者都是蛋白激酶，它們的氨基酸序列與MAP-育中的作用機(jī)理。KKK非常相似。SSK2 和SSK22磷酸化PBS2 ,后對乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的研究,為利用生物技術(shù)者又磷酸化HOG1[28]?？刂乒麑?shí)成熟、衰老及抗病性研究等具有重要的指根據(jù)細(xì)菌的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和酵母的滲透反應(yīng)途徑導(dǎo)意義。采用生物工程技術(shù)控制果實(shí)成熟、衰老主可以推測，植物中乙烯信號的傳遞是通過蛋白級聯(lián)要有兩種途徑。一是通過控制乙烯的合成，這種磷酸化完成的29]。Chang 等[30] 人又提出乙烯的信方汽中國煤化工射貯藏的轉(zhuǎn)基因番茄、號轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用進(jìn)行的。甜廠YHC NMH G希信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，即降低最近,Novikova等[31] 指出在乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑果蔬對乙烯的敏感性,從而抑制果實(shí)的成熟和衰中,MAP級聯(lián)激酶的作用還有GTP結(jié)合蛋白的老。同時(shí)可以通過調(diào)節(jié)乙烯的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)增強(qiáng)果蔬參與。的抗病性。相信今后隨著乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的逐在乙孺宿麴轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中,乙烯受體作為負(fù)調(diào)節(jié)步明確,必將為控制果蔬的成熟和衰老以及增強(qiáng)抗552植物生理學(xué)通訊第39卷 第5期，2003年10月病性提供更多可操作的基因位點(diǎn)和控制方法。18 Ohme- Takagi M, Shinshi H. 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