一项新的研究表明，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。