植物糖感知和糖信号传导

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1、植物学通报2004,21(3):273~279ChineseBulletinofBotany①植物糖感知和糖信号传导②王玉华杨清陈敏(南京农业大学生命科学学院南京210095)摘要糖在植物的生命周期中具有重要作用，它不仅是一种能量来源和结构物质，同时还是一种信号分子，它调控植物的生长发育和基因表达。本文综述了植物糖感知和糖信号传导的不同机制和遗传基础，以及糖信号和激素信号间的相互关系。关键词糖感知,己糖激酶（HXK）,信号传导,植物激素SugarSensingandSignalinginPlants②WANGYu-HuaYANGQingCHENMin(Co

2、llegeofLifeSciences,NanjingAgricultureUniversity,Nanjing210095)AbstractSugarsplayacentralroleinplantlife.Theynotonlyareimportantenergysourcesandstructuralcomponentsbutalsoactascentralsignalingmoleculescontrollinggeneexpression,growthanddevelopment.Thispaperreviewsdifferentmechanis

3、msofsugarsensingandsignaling,andtherelationshipbetweensugarsignalandhormonesignal.KeywordsSugarsensing,Hexokinase(HXK),Signaltransduction,Phyhormones糖是植物生长发育和基因表达的重要调节因子，它不仅是能量来源和结构物质，而且在信号传导中具有类似激素的初级信使作用(Rollandetal.,2001)。糖感知和糖信号传导在植物的整个生命周期中调控其生长和发育。在种子萌发和种苗发育早期，糖可抑制营养转移、下胚轴伸长

4、、子叶变绿和子叶伸展（Smeekens,2000;Arenas-Huerteroetal.,2000）。糖可调控植物的花转变，且对植物花转变的调控具有多重效应，这依赖于糖的浓度、植物的营养生长阶段和遗传背景（Corbesieretal.,1998;Zhouetal.,1998;Roldanetal.,1999;Ohtoetal.,2001）。此外，糖信号还可调控叶片的衰老及植株的防御反应（Quirinoetal.,2001;Yoshidaetal.,2002）。对于糖作为调节分子的认识最近才得到重视，因而糖作为信号分子的概念还比较新（Sheenetal.,

5、1999;Smeekens,2000;Rollandetal.,2002）。近年研究证实，己糖激酶（HXK）和SNF1-相关蛋白激酶(sucrosenon-fermenting-1-relatedproteinkinase)参与植物糖感知和糖信号传导(HalfordandHardie,1998;Hardieetal.,1998)。与酵母相比，植物糖感知有其特异性，植物不仅能感知葡萄糖，也能感知其他己糖和二糖，多重糖感知机制和糖信号途径的存在增加了植物糖信号传导的复杂性(ChiouandBush,1998;GoddijnandSmeekens,1998;La

6、londeetal.,1999;Smeekens,2000;Xiaoetal.,2000)。①南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室研究基金资助。②通讯作者。Authorforcorrespondence.收稿日期：2003-04-11接受日期：2003-08-04责任编辑：崔郁英27421(3)本文综述了这一领域的研究概况，主要包括不同的植物糖信号分子、糖感知、糖信号传导机制及其遗传分析，并对糖信号和激素信号间的对话进行了讨论。1糖信号分子以往认为，糖对代谢、生长、发育、胁迫和基因表达的调节是糖代谢的结果。然而，用未代谢或部分代谢的己糖或己糖和蔗糖

7、类似物来研究糖对基因表达的调控作用，发现特异的信号感知和传导机制不需要糖的分解代谢作用(Grahametal.,1994;JangandSheen,1994;Loretietal.,2001)。也就是说，糖也以经典植物激素的方式作为一种信号分子存在，在植物的生长、发育、成熟和衰老等许多过程中具调控作用(Koch,1996;Kochetal.,2000)。以往的研究否认糖是一种信号分子，因为糖活性的发挥往往需要较高的浓度，而非传统植物激素在极低浓度下起调控作用(KendeandZeevaart,1997)。最近有证据支持这样一种观点：信号分子的感知和信号传导

8、可在毫摩尔水平进行(GibsonandGrahamm,1999;S