王雪菱，王如月，李際紅，王錦楠，王冬月，牛牧歌，孫茂桐

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院/山東泰山森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站/黃河下游森林培育國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018）

0 引言

植物激素是植物體自身合成的一類微量有機(jī)物，在植物生長的各個(gè)階段起著重要作用。植物激素主要包括生長素、細(xì)胞分裂素、脫落酸、赤霉素、乙烯、獨(dú)腳金內(nèi)酯等[1-2]。獨(dú)腳金內(nèi)酯最初在寄生植物獨(dú)腳金屬的種子中發(fā)現(xiàn)并由此得名[3]。獨(dú)腳金內(nèi)酯能促進(jìn)種子萌發(fā)，刺激叢枝菌根真菌與寄主植物根的共生，抑制植物分枝，于2008年被鑒定為一種新的植物激素[4-6]。

在水稻、擬南芥等模式植物里，對(duì)獨(dú)角金內(nèi)酯生物合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制研究已較為透徹[7-10]，在營養(yǎng)條件有限的情況下，植物根中合成的獨(dú)腳金內(nèi)酯能促進(jìn)根毛和側(cè)根生長，進(jìn)而增加根部的營養(yǎng)物質(zhì)吸收，同時(shí)獨(dú)腳金內(nèi)酯被運(yùn)輸?shù)降厣系牟糠挚梢种苽?cè)芽或分枝的形成，從而降低植物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需求[11-12]。隨著在不同植物對(duì)獨(dú)腳金內(nèi)酯突變體的研究，其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑逐漸變得清晰。其中，負(fù)責(zé)獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)傳導(dǎo)的蛋白大體分為3 類：α/β折疊型水解酶DWARF14(D14)/DECREASED APICAL DOMINANCE2(DAD2)/RAMOSUS3(RMS3)，富亮氨酸重復(fù)序列F-box 蛋白DWARF3(D3)/MORE AXILLARY GROWTH2(MAX2)以及Clp 蛋白酶家族DWARF53(D53)/SUPPRESSOR OF MORE AXILLARY GROWTH2 LIKE I(SMXLs)[13-15]。在獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，D14和D3可以形成SCF復(fù)合體，SCF形成的開放小室可用來容納獨(dú)腳金內(nèi)酯分子，并將其水解成共價(jià)連接的中間分子CLIM(Covalently Linked Inter Mediate Molecule)，促進(jìn)D53/SMXLs的Clp蛋白酶家族降解，從而調(diào)節(jié)植物的分枝[16-18]。Clp 蛋白酶家族的D53/SMXLs 蛋白作為獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合體的重要成員，在獨(dú)角金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮著重要的作用。

1 D53/SMXLs的發(fā)現(xiàn)

水稻獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因已被廣泛研究，而對(duì)水稻分枝的研究主要來源于兩種類型的突變體，即moc1突變體和Dwarf系列突變體[19-20]。2013 年李家洋和萬建民團(tuán)隊(duì)同時(shí)發(fā)現(xiàn)了水稻的短莖顯性突變體Dwarf53(d53)，該突變體表現(xiàn)出矮化多分蘗。對(duì)該突變體進(jìn)一步研究表明，這是由于D53/SMXLs基因發(fā)生顯性突變，突變后的蛋白不能被獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物GR24 降解，因此導(dǎo)致該表型的出現(xiàn)。由此人們推論D53/SMXLs是參與獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵基因[7-8]。隨著基因組測序技術(shù)的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)大部分植物都含有D53基因家族，擬南芥(Arabidopsis thaliana)有3 個(gè)同源基因，水稻(Oryza sativa L.)中有2個(gè)，玉米(Zea maysL.)中有1 個(gè)，楊樹(Populus)中有3個(gè)，豌豆(Pisum sativumL.)中有3個(gè)[7,21-23]。隨著研究的不斷深入，D53基因被認(rèn)為是一種參與獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和調(diào)控植物分枝發(fā)育的抑制因子[7-8]。

2 D53/SMXLs的結(jié)構(gòu)

D53/SMXLs 及其同源物與Clp 雙AAA 結(jié)構(gòu)域域腺苷三磷酸酶(ATPase)家族成員具有相似的二級(jí)結(jié)構(gòu)，他們都參與蛋白質(zhì)分解和蛋白質(zhì)重塑并具備保守序列[7-8]。AAA 蛋白的功能特征是依賴三磷酸腺苷(ATP)的蛋白質(zhì)分解和蛋白質(zhì)復(fù)合物組裝和分解活動(dòng)，其中底物通過穿過中心孔從聚集體或復(fù)合物中分離出來[24-25]。許多AAA蛋白以DNA/蛋白復(fù)合物作為底物，具有轉(zhuǎn)錄抑制功能的雙AAA 蛋白可直接或間接地與轉(zhuǎn)錄因子相互作用[26]。D53蛋白結(jié)構(gòu)上含有EAR-2和EAR-3 保守結(jié)構(gòu)，EAR-2 由結(jié)合典型TPD 結(jié)合位點(diǎn)1的c端LxLxL基序和結(jié)合之前未識(shí)別的TPD結(jié)合位點(diǎn)2 的n 端DNLIYLDL 基序組成[27]。進(jìn)一步研究表明，這兩個(gè)基序都參與抑制獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)，但EAR-2可能對(duì)分蘗數(shù)更重要，而EAR-3可能對(duì)株高更重要。擬南芥SMXL7 保守的c 端EAR 基序的突變也導(dǎo)致了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)的部分缺失。EAR-2 可與TPD 蛋白溝結(jié)合抑制生長素和茉莉酸信號(hào)，或與TPD第二位點(diǎn)結(jié)合介導(dǎo)TPD 四聚體相互作用[7-8,27]。對(duì)水稻的研究表明，2個(gè)TPD結(jié)合位點(diǎn)的功能是相關(guān)的，證明EAR-2結(jié)合誘導(dǎo)TPD寡聚，此外，TPD可直接與組蛋白H3和H4以及核小體結(jié)合，TPD 的高水平組裝與D53 的EAR-2結(jié)構(gòu)結(jié)合，使TPD復(fù)合核小體之間的相互作用更加穩(wěn)定[27]。如圖1所示。

3 D53/SMXLs功能

3.1 D53/SMXLs在獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)傳導(dǎo)中的作用

研究表明，D53/SMXLs基因的主要功能是抑制獨(dú)角金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[8]。當(dāng)獨(dú)腳金內(nèi)酯濃度足以激活獨(dú)角金內(nèi)酯信號(hào)通路時(shí)，D14 蛋白將獨(dú)腳金內(nèi)酯識(shí)別并水解為活性分子，D14 蛋白招募SCF(ASK1-CULLINF-BOX)復(fù)合體并與D3蛋白結(jié)合進(jìn)一步形成SCFD14復(fù)合體，D3蛋白特異性識(shí)別并結(jié)合獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)抑制因子D53/SMXLs，形成D53-D14-SCFD3蛋白復(fù)合體，D53/SMXLs通過泛素結(jié)合酶E2的泛素化修飾，并最終被26S 蛋白酶體降解，誘導(dǎo)下游靶基因的表達(dá)[7-8,28]（如圖2）。LIU[21]的最新研究表明，水稻OsD53的同源基因ZmD53在玉米中通過獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)傳導(dǎo)與ZmD14A 和ZmD14B 相互作用，從而影響下游基因的表達(dá)。

圖2 獨(dú)腳金內(nèi)酯促進(jìn)D14-SCFD3介導(dǎo)的D53/SMXLs降解的示意圖模型

而在雙子葉植物中，D53/SMXLs基因在獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中發(fā)揮著同樣的作用。擬南芥SMXL6、SMXL7和SMXL8作為抑制因子可調(diào)控葉片形態(tài)和植物分枝[9]。SMXL6/7/8作為MAX2(D3)下游的基因，經(jīng)過泛素化過程后，通過26S 蛋白復(fù)合酶體將SMXL6/7/8降解，使獨(dú)腳金內(nèi)酯抑制腋芽萌發(fā)，而當(dāng)獨(dú)腳金內(nèi)酯不存在時(shí)，則不會(huì)形成泛素化蛋白復(fù)合體，SMXL6/7/8可與TPL/TPR相結(jié)合，從而抑制獨(dú)腳金內(nèi)酯的下游基因（如BES1和SPL9/15蛋白）的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而調(diào)控腋芽發(fā)育[29]。在豌豆中，D53/SMXLs基因家族共包含3個(gè)成員，分別為PsSMXL6、PsSMXL7和PsSMXL8，PsSMXL7作用于RMS3(D14)和RMS4(D3)的下游[23]。

楊樹作為木本植物的模式植物，關(guān)于D53/SMXLs基因也有相關(guān)研究報(bào)道。楊樹的PagD53基因在腋芽和相關(guān)節(jié)點(diǎn)中表達(dá)量較高[22]。進(jìn)一步研究表明，PagD53含有ClpB以及ClpA蛋白家族結(jié)構(gòu)域，受體蛋白PagD14和PagD53可相互作用，PagD53蛋白通過獨(dú)腳金內(nèi)酯的信號(hào)傳遞調(diào)節(jié)植物分枝發(fā)育[30]。然而PagD53在楊樹中的下游作用基因，以及其引起的獨(dú)腳金內(nèi)酯在內(nèi)的各種激素如生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素等的含量變化尚未明朗[30]。

已有研究表明，D53/SMXLs基因作為獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的抑制因子，還可以此通路來調(diào)控其他激素。李家洋團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，D53/SMXLs基因通過誘導(dǎo)獨(dú)腳金內(nèi)酯進(jìn)而拮抗細(xì)胞分裂素，降解OsCKX9酶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)細(xì)胞分裂素的積累[31]。近期的研究發(fā)現(xiàn)SMXL6,7,8 的EAR 基序抑制BRC1表達(dá)，降低脫落酸的含量[32]。其中，BRC1是抑制腋芽伸長的重要轉(zhuǎn)錄因子，它可使靶基因HB40表達(dá)，促進(jìn)脫落酸的合成，進(jìn)而減少植物分枝；而SMXL6的EAR基序可抑制BRC1基因表達(dá)，進(jìn)而抑制脫落酸的合成，促進(jìn)植物分枝[33]。當(dāng)添加GR244DO激素時(shí)，可使SMXL6降解，從而釋放BRC1，激活HB40的表達(dá)，提高脫落酸含量，抑制植物分枝[33]。

豌豆有PSAFB4/5 依賴的根尖反饋信號(hào)，該信號(hào)上調(diào)獨(dú)腳金內(nèi)酯生物合成基因的轉(zhuǎn)錄豐度[34]，并受到獨(dú)腳金內(nèi)酯感知的負(fù)調(diào)控[35-36]，這個(gè)依賴于RMS 的信號(hào)被提議為IAA[37]。Psafb4/5-1是生長素受體家族成員中的一個(gè)突變體[38]。Dun等[36,39]發(fā)現(xiàn)與野生型相比，Psafb4/5-1主要在植物的上部節(jié)點(diǎn)有所降低，Pssmxl7-1突變幾乎完全恢復(fù)了Psafb4/5-1的莖分枝和高度，這表明Psafb4/5-1表型依賴于SMXL7，由此得出獨(dú)腳金內(nèi)酯通過PsSMXL7抑制IAA水平。

綜上所述，單子葉和雙子葉植物中D53/SMXLs基因在獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中發(fā)揮著同樣的作用，此外D53/SMXLs基因通過獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)控ABA和IAA等激素，進(jìn)而影響植物發(fā)育；在木本植物中D53/SMXLs基因在獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究較少，其通過獨(dú)腳金內(nèi)酯影響其他激素調(diào)控尚未報(bào)道。

3.2 D53/SMXLs在分枝發(fā)育中的功能

D53/SMXLs基因作為獨(dú)角金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的抑制因子，在獨(dú)角金內(nèi)酯下游靶基因調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用[7-8]。TPL/TPR 是植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中抑制基因轉(zhuǎn)錄的共抑制因子(co-repressor)[40]。水稻OsD53 含有3 個(gè)典型的EAR 基序，它們與TPL(TOPLESS)/TPR(TPL-RELATED PROTEIN)蛋白相互作用[8]。水稻基因組中有3個(gè)TPL/TPR，OsD53可以與TPL2和TPL3相互作用。OsD53可與TPL/TPR蛋白形成轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物，協(xié)同抑制靶基因在獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)通路下游的表達(dá)，使該信號(hào)通路下游的基因無反應(yīng)[7]。進(jìn)一步研究表明，該下游基因是轉(zhuǎn)錄因子IPA1，D53蛋白和TPL蛋白共同形成抑制因子可以結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子IPA1 蛋白，抑制其轉(zhuǎn)錄激活，調(diào)控植物分枝[7,27,41]。IPA1，又稱OsSPL14，是SQUAMOSA啟動(dòng)子結(jié)合蛋白樣(SPL)家族的成員，屬于植物特異性的轉(zhuǎn)錄因子[42]。IPA1編碼SPL14轉(zhuǎn)錄因子，它的表達(dá)受miRNA156和miRNA529的調(diào)控[43]，其中TB1被證明是IPA1的直接轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)[44]。IPA1能夠直接結(jié)合到水稻蘗芽生長的負(fù)調(diào)控基因OsTB1(TEOSINTE BRANCHED1)的啟動(dòng)子(FC1)上，從而抑制水稻的分蘗[42,45]。SONG 等[40]檢測了IPA1對(duì)獨(dú)腳金內(nèi)酯下游的潛在參與，他們發(fā)現(xiàn)D53/SMXLs在體內(nèi)和體外都能與IPA1發(fā)生作用，進(jìn)而抑制IPA1的轉(zhuǎn)錄因子活性。這些結(jié)果表明，獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)通路與MIR156/SPL調(diào)控模塊在TB1/FC1/BRC1啟動(dòng)子處匯合，協(xié)同調(diào)控植物分枝[46]。FANG 等[47]研究表明，水稻D53與OsBZR1相互作用，這種抑制依賴于OsBZR1的DNA 直接結(jié)合，OsBZR1將D53招募到水稻芽中的FC1啟動(dòng)子上，進(jìn)而調(diào)節(jié)水稻分枝。油菜素內(nèi)酯(Brassinosteroids，BRs)通過促進(jìn)水稻芽的生長而增強(qiáng)分蘗[47]。BRASSINAZOLE RESISTANT 1(BZR1)是BRs 下游轉(zhuǎn)錄因子[48]。在面包小麥中，水稻OsD53的同源基因TaD53可與TaSPL3和TaSPL17 蛋白相互作用，從而抑制了TaSPL3/TaSPL17介導(dǎo)的TaTB1表達(dá)的轉(zhuǎn)錄激活[49]。

HU 等[50]通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)和遺傳分析等實(shí)驗(yàn)表明BES1在獨(dú)腳金內(nèi)酯中調(diào)控芽的分枝。擬南芥中當(dāng)獨(dú)腳金內(nèi)酯缺失時(shí)，SMXLs與磷酸化或未磷酸化的BES1相互作用，BES1與啟動(dòng)子結(jié)合，SMXLs的EAR基序招募TPR2，從而抑制BRC1的表達(dá)，增加分枝數(shù)量。當(dāng)獨(dú)腳金內(nèi)酯存在時(shí)，SMXLs-BES1 復(fù)合物在感知獨(dú)腳金內(nèi)酯后被AtD14-MAX2降解，從而表達(dá)BRC1，抑制芽分枝[50]。TCP 轉(zhuǎn)錄因子BRC1 及其同源物被認(rèn)為是通過協(xié)調(diào)不同的環(huán)境和發(fā)育線索來調(diào)控芽生長的關(guān)鍵開關(guān)[51-52]。最新研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥的抑制因子SMXL6也是轉(zhuǎn)錄因子，通過與轉(zhuǎn)錄因子D14、MAX2相互作用來抑制轉(zhuǎn)錄，也可以作為轉(zhuǎn)錄因子直接與SMXL6/7/8啟動(dòng)子結(jié)合，形成負(fù)反饋環(huán)來維持SMXL6/7/8蛋白的穩(wěn)態(tài)[33]，當(dāng)獨(dú)腳金內(nèi)酯存在時(shí)，受體D14感知并水解獨(dú)腳金內(nèi)酯生成活性激素，D14與SCFMAX2相互作用形成復(fù)合物，復(fù)合物招募SMXL6，促進(jìn)其泛素化和降解，消除SMXL6 的表達(dá)抑制。新合成的SMXL6 直接與SMXL6、7、8的啟動(dòng)子結(jié)合，形成負(fù)反饋回路，維持SMXL6/7/8蛋白的穩(wěn)態(tài)[33,53]。

在 玉米 中，IPA1的3 個(gè)同 源基 因UB2、UB3和TSH4在限制側(cè)枝原基啟動(dòng)方面起著關(guān)鍵作用，從而影響玉米的分蘗和雄穗分枝數(shù)[54]。研究發(fā)現(xiàn)，ZmD53可以與UB3和TSH4相互作用，但與UB2不相互作用[21]。水稻OsD53可抑制IPA1的轉(zhuǎn)錄激活活性，導(dǎo)致下游基因FC1的表達(dá)降低，從而導(dǎo)致更多分蘗[44]，而TB1是玉米中的FC1同源物[55]，ZmD53通過抑制UB2/UB3/TSH4在TB1上的表達(dá)活性，促進(jìn)分蘗形成，其中UB2、UB3和TSH4可相互作用，并且ZmD53直接調(diào)節(jié)TSH4的表達(dá)以形成正反饋回路[21]。

KERR等[23]發(fā)現(xiàn)豌豆PsSMXL7抑制RMS3(D14)下游的PsBRC1，通過獨(dú)腳金內(nèi)酯調(diào)控PsBRC1的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)節(jié)枝條分枝，BRC1蛋白是一種轉(zhuǎn)錄因子，作用于獨(dú)腳金內(nèi)酯下游，參與調(diào)控豌豆的分枝發(fā)育[56]。Pssmxl6和Pssmxl8對(duì)下游PsBRC1的調(diào)節(jié)途徑還有待研究[23]。進(jìn)一步研究表明，PsSMXL7 蛋白通過抑制BRANCHED1(PsBRC1)的表達(dá)促進(jìn)芽的生長，防止PsBRC1通過PsNCED2等下游反應(yīng)基因抑制芽的生長，獨(dú)腳金內(nèi)酯通過靶向PsSMXL7蛋白進(jìn)行泛素化和降解來抑制芽的生長，PsSMXL7對(duì)PsSMXL7/8表達(dá)的負(fù)反饋調(diào)控導(dǎo)致獨(dú)腳金內(nèi)酯處理后PsSMXL7/8轉(zhuǎn)錄上調(diào)[23]。

3.3 D53/SMXLs在其他生長發(fā)育中的功能

氮(N)是糧食作物必不可少的主要營養(yǎng)元素，水稻通過改變其根系形態(tài)（如根系伸長）來響應(yīng)NO3ˉ的施用。SUN等[57]研究發(fā)現(xiàn)，與NH4+處理相比，NO3ˉ處理后的水稻根系中獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)水平較高，D53 蛋白含量較低，進(jìn)一步鑒定表明，SPL14的同源蛋白SPL17也與D53相互作用，其中PIN1b是IPA1(SPL14)的靶基因[58]。當(dāng)NH4+存在時(shí)，D53與SPL14/17結(jié)合以抑制SPL14/17的轉(zhuǎn)錄活性并抑制根伸長，當(dāng)NO3ˉ存在時(shí)，D14對(duì)獨(dú)腳金內(nèi)酯的感知導(dǎo)致D53通過蛋白酶體系統(tǒng)降解，從而停止抑制SPL14/17介導(dǎo)的PIN1b轉(zhuǎn)錄并導(dǎo)致水稻根伸長[57]。

在玉米中，IPA1的3個(gè)同源基因UB2、UB3和TSH4在限制側(cè)枝原基啟動(dòng)方面起著關(guān)鍵作用，從而影響玉米的分蘗和流蘇數(shù)[54]。玉米ZmD53是水稻D53的同源基因，它參與獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Liu等[21]通過酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)分析證明ZmD53可以與UB3和TSH4相互作用，但與UB2不相互作用。他們進(jìn)一步研究表明，ZmD53抑制UB3/TSH4對(duì)UB2/UB3/TSH4啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄激活活性以調(diào)節(jié)流蘇分支數(shù)，通過將UB3過表達(dá)轉(zhuǎn)基因植物(UB3-OE)與純合Zmd53/Zmd53轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行雜交證明ZmD53通過抑制UB3和TSH4的轉(zhuǎn)錄活性，從而減少雄穗分枝數(shù)。此外，在玉米純合子Zmd53/Zmd53轉(zhuǎn)基因植株研究中發(fā)現(xiàn)，植株穗狀花序分枝分生組織數(shù)量明顯減少，并伴有小穗對(duì)分生組織行排列紊亂，而正常的穗部發(fā)育過程中沒有以上現(xiàn)象，因此Zmd53影響雄性和雌性花序發(fā)育[21]。

4 D53/SMXLs在干旱脅迫中起負(fù)調(diào)控作用

干旱是對(duì)作物生長和產(chǎn)量的主要威脅，通過轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)SMXL6、7、8參與了干旱響應(yīng)，其中smxl6/smxl7/smxl8三突變體表現(xiàn)出了比野生型(WT)更強(qiáng)的耐旱性[59-60]。當(dāng)葉片表面溫度升高，SMXL6,7,8基因功能的缺失導(dǎo)致獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)氣孔關(guān)閉[61]。與野生型相比，突變體植株葉片表面溫度更高，表皮通透性降低，干旱導(dǎo)致的水分流失和細(xì)胞膜損傷減少。從而提高抗旱性[61]。此外，smxl6/smxl7/smxl8對(duì)abl誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉和ABA反應(yīng)敏感[33]。

蘋果的研究發(fā)現(xiàn)，D53/SMXLs的同源基因是MdSMXL8.2，其啟動(dòng)子具有許多與脅迫相關(guān)的順式作用元件，如熱激響應(yīng)元件HSE、干旱誘導(dǎo)MYB 結(jié)合MBS 等，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明MdSMXL8.2能夠響應(yīng)鹽脅迫和干旱脅迫[62]。此外，研究表明獨(dú)腳金內(nèi)酯可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架和誘導(dǎo)關(guān)鍵基因AFL1調(diào)控植物抗旱性[33]，由此推測，D53/SMXLs作為獨(dú)腳金內(nèi)酯的抑制因子為其提高植物抗旱性提供新的途徑。

5 總結(jié)

分枝的生長調(diào)控是優(yōu)化植物形態(tài)建成的重要因素，其中分枝的發(fā)生是高等植物生長發(fā)育過程中重要的生命活動(dòng)。D53/SMXLs 蛋白作為獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的關(guān)鍵蛋白，在植物的分枝發(fā)育等多個(gè)生物過程中發(fā)揮著重要而作用。以往研究水稻和擬南芥中D53/SMXLs基因的調(diào)控機(jī)制居多，少有關(guān)于木本植物中D53/SMXLs基因的研究。木本植物的分枝發(fā)育可影響栽植密度，解決樹木與農(nóng)作物的肥水、光照及生長等問題，從而滿足平原農(nóng)區(qū)林業(yè)生產(chǎn)的需要，如在蘋果、櫻桃、柑橘等果樹作物方面，施用獨(dú)腳金內(nèi)酯抑制劑可促進(jìn)植物分枝，提高果業(yè)的質(zhì)量和效率；在楊樹等實(shí)用樹種方面，通過培育窄冠、速生及干形好的理想品種，以實(shí)現(xiàn)最佳的觀賞實(shí)用價(jià)值。

筆者基于楊樹分枝發(fā)育相關(guān)的QTL 定位和楊樹不同分枝表型的定量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，D53/SMXLs基因可能參與楊樹分枝發(fā)育的調(diào)控，已創(chuàng)制PagD53-OE和PagD53-ANTI等轉(zhuǎn)基因楊樹材料，明確PagD53表達(dá)量的改變對(duì)楊樹分枝發(fā)育的影響，并已創(chuàng)制PagD53啟動(dòng)子和PagD53-GRF等轉(zhuǎn)基因楊樹材料，進(jìn)而通過GUS染色和ChIP-seq技術(shù)分析PagD53組織表達(dá)模式和下游調(diào)控靶基因及分子機(jī)理，為木本植物D53/SMXLs基因的研究提供更多的理論依據(jù)。

關(guān)于獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)途徑的許多步驟還有待完善與研究：（1）近年來研究發(fā)現(xiàn)，獨(dú)腳金內(nèi)酯、乙烯和細(xì)胞分裂素等激素間很可能存在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，相互協(xié)同來調(diào)控植物的發(fā)育，D53/SMXLs基因作為獨(dú)腳金內(nèi)酯抑制因子，是否通過細(xì)胞分裂素和乙烯調(diào)控植物分枝和生根？（2）擬南芥中的SMXL6作為轉(zhuǎn)錄因子可直接與SMXL6/7/8的啟動(dòng)子結(jié)合，進(jìn)而抑制SMXL6/7/8的表達(dá)，其他同源基因的植物中是否具有這種轉(zhuǎn)錄因子的功能有待進(jìn)一步研究，而且SMXL6與SMXL6/7/8啟動(dòng)子之間是否存在相互選擇的機(jī)制。（3）雖然D53/SMXLs基因已被證實(shí)參與獨(dú)腳金內(nèi)酯的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，但從類胡蘿卜素作為前體到與激素受體結(jié)合再到信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是一個(gè)復(fù)雜的過程，D53/SMXLs基因是否與其他基因存在更多的酶促反應(yīng)？獨(dú)腳金內(nèi)酯完整的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的發(fā)現(xiàn)，讓人們對(duì)植物分枝的調(diào)控有了新的理解，也將引發(fā)人們對(duì)作物改良的全新思考，為其在實(shí)際生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。