植物激素的分子結構影響其功能

植物激素的分子結構影響其功能
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源：独立行政法人理化学研究所(RIKEN)2013年11月26日訊 <植物ホルモン「サイトカイニン」の「質」の重要性を解明> 

日本理化學研究所的研究團隊，發現植物的細胞分裂素的生理作用，並非在於「量」的變化，而是「質」的變化。細胞分裂素的生理作用乃是受到其分子結構上的側鏈修飾所調控。此研究成果刊載於2013年11月25日美國科學期刊「Developmental Cell」。

人類每天所攝取的蔬菜、穀物等，由多種多細胞生物所組成。多細胞生物為了維持有秩序的各項生理活動，必須在細胞間或器官間交換重要訊息，其中激素扮演重要的角色。動物具有數十種的激素，但植物到目前僅發現約10種激素，如植物生長素、細胞分裂素等。因此，植物如何能利用有限種類的激素，來維持個體生理的平衡，是目前植物研究的重要課題。該研究團隊的研究重點為細胞分裂素，嘗試解析它們與促進成長或成熟，以及抑制老化之間的因果關係。

野生和tZ型細胞分裂素有缺損植物變異體的比較

細胞分裂素分子結構的腺嘌呤具有側鏈，側鏈上能產生多種修飾變化。模式植物阿拉伯介的細胞分裂素具有兩種結構不同的型態：異戊烯基腺嘌呤(iP)型和iP型側鏈修飾之玉米素(tZ)型。過去認為細胞分裂素的作用是由此2種型態的激素之「數量」變化所控制，但對於為何存在此2種不同結構，仍不瞭解其生物學上的意義。

該研究團隊經解析後發現，「CYP735A基因」是tZ型細胞分裂素合成時在側鏈產生修飾作用的基因。經製作CYP735A基因缺損的變異體，發現其細胞分裂素的總量雖未改變，但因缺少tZ型細胞分裂素會造成葉與莖的成長明顯惡化。相反地，調控CYP735A基因大量表現，能增加變異體中tZ型細胞分裂素所占的比率，且觀察到變異體地上部加速成長。有趣的是，不論tZ型細胞分裂素減少或增加，若細胞分裂素的總量不變，根部的成長仍維持正常。

研究團隊將iP型細胞分裂素與tZ型細胞分裂素的溶液分別噴灑至變異體上，以解析這2種細胞分裂素作用上的差異。結果發現tZ型細胞分裂素能促使地上部恢復成長，相對地，iP型細胞分裂素則完全無任何效果。由實驗結果可知iP型與tZ型的細胞分裂素具有不同的作用。

該研究顯示細胞分裂素所產生的作用，是由細胞分裂素分子結構上的側鏈修飾變化所調控。植物透過激素分子結構上的側鏈修飾，使其作用多樣化，故能以有限種類的激素調控各種生理作用。

名詞解釋 :

1. 側鏈 : 化合物的主要碳鏈所分岔出的碳鏈。以細胞分裂素為例，腺嘌呤 (adenine)是主要的碳鏈，其分子結構如下圖。
   
2. 腺嘌呤 : adenine，是組成核酸的四種鹽基之一。
3. CYP735A基因 :一類負責將各式各樣基質羥化(hydroxylation)的酵素群基因。

延伸閱讀 :

1. 植物激素(Plant Hormone)
   http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=6782