[发明专利]含有抑制乙烯诱导的生长素TAA1合成途径的小分子的抑制剂

说明书

技术领域

本发明涉及植物生长发育的调节，具体地说，涉及一种含有可抑制乙烯诱导的生长素TAA1合成途径的小分子的抑制剂。

背景技术

生长素是一类重要的植物激素，可调节植物生长发育的全部过程，例如，已知生长素可促进植物细胞的伸长，根的分化，顶端优势的维持，果实发育等。生长素的调节作用主要依赖于生长素的浓度梯度，过高或过低的生长素浓度都会对植株产生严重不利的影响。因而植物生长素的合成及其浓度调控研究对于农业生产应用具有重要意义。

尽管生长素对于植物生长发育极为重要，但由于其体内合成路径多而杂，产物易分解，且受到体内生长素含量极低等不利因素的制约，长期以来，对生长素体内合成的机制仍不是很清楚，也没有任何生长素生物合成相关抑制剂的报道。直到2010年4月，《Plant and Cell Physiology》刊登了日本科研小组发现的生长素生物合成的抑制剂，AVG和AOPP。这也是人类第一次发现真正生长素生物合成抑制剂。

虽然这类抑制剂主要作用于色氨酸氨基转移酶(trptophan aminotransferase)，但其作用位点并不专一，涉及很多生长素合成阶段。特别是AVG，它也是通用的乙烯合成抑制剂。由于其作用位点不专一，所有实验数据都仅来自于模式植物拟南芥，且由于AVG本身价格昂贵等问题，还很难作为生长素生物合成调节剂实际应用到农业生产中。

发明内容

本发明的目的是提供一种特异性作用于乙烯诱导的生长素合成途径的抑制剂。

本发明的另一目的是提供上述抑制剂在植物生长发育调节中的应用。

为了实现本发明目的，本发明的一种含有抑制乙烯诱导的生长素TAA1合成途径的小分子的抑制剂，其有效成分为式(I)所示的化合物：

式(I)。

利用新兴的化学遗传学即小分子抑制剂筛选方法，通过筛选含2000种小分子的文库(加州大学河滨分校杨贞标惠赠)，获得了乙烯诱导的生长素TAA合成途径的特异性小分子抑制剂L-Kynurenine(分子量：208.21)。该小分子抑制剂Kyn，使用浓度为0.5μM时，即可抑制三天大的拟南芥黄化苗乙烯诱导的植株自身生长素合成增加产生的根长抑制表型。即该小分子在很低浓度下即可恢复掉生长素合成增加产生的短根表型。小分子抑制剂可以抑制生长素报告基因DR5的表达，表明抑制剂确实抑制生长素活性。外源补充生长素IAA，即可减弱直至消除该抑制剂作用：在外源施加梯度浓度的生长素IAA时，发现小分子抑制剂对根长的促进作用随外源施加IAA浓度的升高而减弱，到50nM IAA浓度时，小分子对根长促进作用完全消失，表明小分子抑制剂作用于生长素合成上游，外源补充生长素，可恢复其表型。对于位于乙烯诱导的生长素合成途径上游的生长素合成前体色氨酸合成所需的氨基苯甲酸合酶wei2、wei7缺失突变体，在外源补充色氨酸条件下，小分子抑制剂依然可以促进根伸长，表明小分子抑制剂特异性作用于色氨酸下游。小分子抑制剂对色氨酸下游，乙烯诱导的生长素合成途径的关键转氨酶TAA1的缺失突变体wei8，促进根伸长表型不明显，暗示小分子抑制剂可能作用的靶点是TAA1，故抑制剂对其靶点缺失突变体作用不明显。另GUS染色及GFP荧光观察结果显示小分子抑制剂确实对TAA1的基因表达有抑制作用，表明小分子抑制剂的作用靶点是TAA1，即小分子抑制剂特异性作用于乙烯诱导的生长素TAA1合成途径。该小分子抑制剂不只适用于拟南芥，对油菜(W6)同样也有类似作用，表明小分子抑制剂可应用于其他植物，而非单一模式植物拟南芥，适用范围较广，且其价格相对于抑制剂AVG便宜得多，因此，大大降低了使用成本，更适于推广应用。

本发明进一步提供上述抑制剂在植物生长发育调节中的应用，所述的植物为拟南芥或油菜等。具体地，在拟南芥中，该抑制剂施加浓度≥0.5μM时，可出现明显的抑制表型，即，可抑制3天大的拟南芥黄化苗乙烯诱导的植株自身生长素合成增加产生的根长抑制表型。施加浓度为1.5μM时，表型最明显。一般情况下，对油菜的施加浓度＞1.5μM，通常为5μM。施加方式为：将抑制剂母液(将Kyn用DMSO溶解，配成50mM母液，过滤灭菌，-20°保存)按使用的适当浓度添加到MS培养基中；或添加高浓度抑制剂瞬时处理，一般使用浓度为50～100μM。