一项新的研究表明，最初进化为检测烟雾的植物分子如何被改编为豌豆植物的激素传感器。这对农作物和绿色植物具有广泛的影响。

野火是毁灭性的，但它们也可以通过清除现有植被并让新植物长出来带来新的生命。火灾多发地区的许多植物实际上需要暴露在火中才能使种子发芽。在过去的十年中，科学家们发现了一种古老的受体蛋白，它可以检测燃烧植物材料产生的烟雾中称为 karrikins 的分子。这种名为 KAI2 的“烟雾探测器”蛋白启动分子信号，加速种子发芽。

奇怪的是，KAI2 蛋白也出现在各种不生活在火区的植物物种中。现在，由 Nitzan Shabek 教授和加州大学戴维斯分校植物生物学系 Shabek 的研究生 Angelica Guercio 领导的一组研究人员揭示了豌豆植物中的这些受体，表明它们在感知植物中的生长激素方面也发挥了作用。这项工作于 2 月 11 日发表在Communications Biology上。

研究人员之所以研究豌豆，是因为它们属于豆科植物，豆科植物是最大的开花植物科之一，包括几种农作物。豆类有能力通过与微生物共生来“固定”空气中的氮。

他们发现原始的 KAI2 基因在豆科植物进化的早期就被复制，产生了两个基因，KAI2A 和 KAI2B。他们使用遗传学、生物化学和蛋白质晶体学的各种先进技术，发现这两种受体对不同的配体有反应，其中 KAI2B 具有特别广泛的范围，包括一类新兴的植物激素，称为独脚金内酯。利用结构生物学，他们还能够以原子分辨率确定 KAI2 酶与独脚金内酯分子反应的新催化中间体。

“与我们的合作者一起，我们能够将我们从 KAI2 受体的原子结构和质谱检测中获得的发现与植物实验相结合，以揭示这些受体在进化过程中如何分化，不仅可以感知激素，还可以准确地催化它们， ”沙贝克说。

独脚金内酯作为植物激素

众所周知，独脚金内酯会影响植物的多种过程，包括根和芽的生长，以及根网络如何对土壤中的真菌和微生物作出反应。通过这项新工作，该团队能够更好地了解神秘的 karrikin 信号通路及其受体在非火相关植物中的作用。Shabek 说，这一领域对豆科植物的农业系统和粮食生产具有深远的影响，并且对整个绿色植物群也有影响。

这项工作是与法国凡尔赛巴黎萨克雷大学的 Alexandre de Saint Germaine、Catherine Rameau 和 Fran?ois-Didier Boyer 以及德国慕尼黑大学的 Caroline Gutjahr 正在进行的合作的一部分。该论文的其他作者是：Salar Torabi David Cornu、Marion Dalmais、Abdelhafid Bendahmane、Christine Le Signor、Jean-Paul Pillot 和 Philippe Le Bris。