天生最好的化學(xué)家并不是科學(xué)家們，而是植物。自從大約4.5億年前開始居住在陸地上，植物一直不斷地在進(jìn)化出豐富的自然小化合物和受體。

現(xiàn)在，Salk研究所的科學(xué)家在8月11日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上發(fā)布了一項(xiàng)新研究，揭示出了通常被忽視的小分子：紅花菜豆酸 ( phaseic acid )一種意外的作用，紅花菜豆酸在歷史上一直被視作是植物中的一種無活性的副產(chǎn)物——是代謝的一個(gè)盡頭。新研究發(fā)現(xiàn)表明，紅花菜豆酸和它的受體有可能共同進(jìn)化變得對抗旱性和其他生存性狀至關(guān)重要，并有可能幫助開發(fā)出可耐受氣候改變造成的自然災(zāi)害的，一些新的、更強(qiáng)壯的作物。

資深研究員、Salk研究所Jack H. Skirball化學(xué)生物學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)中心教授Joseph Noel說：“過去有一些跡象表明，紅花菜豆酸并不僅僅是一個(gè)無活性的旁觀者，而是一種發(fā)揮重要作用的植物激素。現(xiàn)在，利用一系列先進(jìn)的生物學(xué)方法，我們更令人信服地證實(shí)了，紅花菜豆酸有可能對生存極為重要。”

長期以來紅花菜豆酸都生活在其前體——脫落酸（ABA）的陰影下，脫落酸是植物研究中的一個(gè)大問題。ABA是一種存在于所有陸地植物中的激素，對于響應(yīng)環(huán)境壓力和病原體，尤其是向植物發(fā)出干旱警報(bào)起關(guān)鍵作用。ABA還因與水果和蔬菜中的好東西：類胡蘿卜素，如β-胡蘿卜素及番茄紅素之間的關(guān)系而為人們所知。

像所有的天然小分子一樣，ABA是通過將一些復(fù)雜的代謝信號通路所產(chǎn)生，這些通路將簡單的以碳為基礎(chǔ)的構(gòu)件轉(zhuǎn)變成為了共同傳送大量信息的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然化合物。一些植物具有大量的ABA受體，每種受體在植物中執(zhí)行不同的功能。但矛盾地是作為一種主要調(diào)控因子，ABA似乎對所有受體都有著同等的偏好，這對于微調(diào)控制植物功能并不理想。

在新研究中，Noel研究小組采用了通常研究的一種植物擬南芥，獲得了缺失紅花菜豆酸加工酶，實(shí)際上累積了大量紅花菜豆酸的變種。

讓研究小組驚訝地是，植物顯示種子萌芽時(shí)間發(fā)生了改變，它們在缺水的情況下生存了較長的時(shí)間。“這向我們表明了，或許我們不應(yīng)該將紅花菜豆酸看做一種無活性的降解產(chǎn)物，而實(shí)際上是像其他植物激素一樣自身能夠引起一些改變的分子，”Noel說。

科學(xué)家們完成了一系列的研究，闡明了紅花菜豆酸作為一種植物激素的作用，例如證實(shí)添加紅花菜豆酸到正常幼苗中可觸發(fā)許多特定基因，尤其是一些代謝酶的編碼基因表達(dá)發(fā)生改變，它們與ABA激活的基因有重疊也有不同。

此外，采用高分辨率成像技術(shù)——X射線晶體學(xué)，研究小組證實(shí)紅花菜豆酸結(jié)合了一些ABA受體，進(jìn)一步證實(shí)了ABA受體不只可以感知ABA。

新研究更廣泛地表明了，生物體在利用小化合物實(shí)現(xiàn)各種不同的反應(yīng)方面可能有著更多隱藏的復(fù)雜性。Noel說，進(jìn)化有可能改變了其他一些所謂代謝終產(chǎn)物的用途。

論文的第一作者、Noel實(shí)驗(yàn)室前博士后研究人員Jing-Ke Weng在麻省理工學(xué)院Whitehead生物醫(yī)學(xué)研究所和生物學(xué)系建立了一個(gè)獨(dú)立的研究小組，將繼續(xù)探究從前未知作用的一些植物化合物。“我們希望發(fā)現(xiàn)和了解激素的復(fù)雜性、它們的代謝物及在各種植物中與受體的相互作用，”Weng說。

Noel將研究這些激素在植物根部的作用。有證據(jù)表明，在干旱、過冬時(shí)期及土壤病原體侵襲過程中，紅花菜豆酸和ABA發(fā)揮作用將來自植物葉和莖的碳移動到了根部來保護(hù)它們。Noel說：“了解植物生物學(xué)的這一領(lǐng)域?yàn)槲覀兯伎加锌赡苋绾尉徑鈿夂蚋淖兲峁┝诵峦緩健?rdquo;

脫落酸是最重要的植物激素之一，它調(diào)控了植物的生長和發(fā)育，包括種子成熟、休眠和發(fā)芽，幼苗生長，葉片衰老，以及對各種環(huán)境應(yīng)激，如干旱、鹽度、低溫和病原體感染的反應(yīng)。

清華大學(xué)的研究人員證實(shí)，雙功能轉(zhuǎn)錄因子AtYY1是擬南芥ABA反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)一個(gè)新的負(fù)調(diào)控因子。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在2016年5月的《Molecular Plant》雜志上。

來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員證實(shí)，PUB12/13 U-box E3連接酶降解了脫落酸（ABA）輔助受體ABI1，由此揭示出了PUB12 和PUB13調(diào)控ABI1水平的一個(gè)重要新機(jī)制。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在2015年10月20日的Nature Communications雜志上。

近年來的一些研究揭示出在ABA信號通路中，ABA結(jié)合它的受體PYL/PYR/RCARs，隨后這一PYL/PYR/RCAR-ABA復(fù)合物與抑制SnRK2s的PP2C磷酸酶結(jié)合，釋放激活的SnRK2s使得下游靶蛋白磷酸化，激活了ABA反應(yīng)。來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，SnRK2-APC/CTE調(diào)控模塊介導(dǎo)了赤霉素和脫落酸信號通路的對抗作用。這一重要的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在2015年8月14日的Nature Communications雜志上。