“疏影橫斜水清淺，暗香浮動(dòng)月黃昏。”“春色滿園關(guān)不住，一枝紅杏出墻來(lái)。”日常生活中，交錯(cuò)有致的枝條為植物平添了婀娜與靈動(dòng)，總是給人們以美的感受。而植物分枝是受到激素調(diào)節(jié)控制的。闡明激素感知機(jī)制，是生物學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題，對(duì)于揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)、提高生物的生存和發(fā)展能力具有重要意義。
激素是如何調(diào)節(jié)植物生命活動(dòng)的？這一直是各國(guó)生物學(xué)家孜孜以求的奧秘。2016年8月1日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院謝道昕教授與醫(yī)學(xué)院饒子和院士、婁智勇教授等合作在《自然》雜志在線發(fā)表了題為《DWARF14蛋白是植物激素獨(dú)腳金內(nèi)酯的受體》的研究論文，率先闡明了植物分枝激素獨(dú)腳金內(nèi)酯的識(shí)別機(jī)制，發(fā)現(xiàn)D14是具有生成和感知獨(dú)腳金內(nèi)酯活性分子雙重功能的新型受體。該文揭示了D14感知植物分枝激素獨(dú)腳金內(nèi)酯的分子機(jī)制：D14蛋白既參與生成獨(dú)腳金內(nèi)酯活性分子，又不可逆地共價(jià)結(jié)合該活性分子，發(fā)生變構(gòu)、招募下游蛋白、觸發(fā)信號(hào)傳導(dǎo)鏈、調(diào)控植物分枝。
獨(dú)腳金內(nèi)酯不僅調(diào)控植物分枝、決定植物株型、影響作物產(chǎn)量，還調(diào)控共生真菌生長(zhǎng)及寄生雜草萌發(fā)。寄生雜草每年造成世界糧食生產(chǎn)數(shù)百億美元的損失，對(duì)獨(dú)腳金內(nèi)酯感知機(jī)制的研究，能夠?yàn)檠邪l(fā)新型除草劑、防治寄生雜草提供指導(dǎo)作用，有助于解決世界范圍內(nèi)寄生雜草嚴(yán)重危害農(nóng)作物的問(wèn)題；同時(shí)也對(duì)作物株型的遺傳改良具有重要的指導(dǎo)意義。
該文首次揭示了新型的“受體—配體”不可逆識(shí)別規(guī)律。此前發(fā)現(xiàn)的所有動(dòng)植物激素活性分子，都是可逆地結(jié)合其受體，調(diào)控各種生命活動(dòng)。該文所發(fā)現(xiàn)的“受體—配體”不可逆識(shí)別新規(guī)律，豐富了生物學(xué)領(lǐng)域過(guò)去百年內(nèi)建立的配體可逆地結(jié)合受體并循環(huán)觸發(fā)傳導(dǎo)鏈的“配體—受體”識(shí)別理論，為創(chuàng)立生物受體與配體不可逆識(shí)別的新理論奠定了重要基礎(chǔ)，是生命科學(xué)領(lǐng)域的重大突破。
該工作得到《自然》《科學(xué)·信號(hào)》《植物生物學(xué)年鑒》和《中國(guó)科學(xué)：生命科學(xué)》雜志的高度評(píng)價(jià)，同時(shí)入選2016年度全球生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域重大突破、中國(guó)生命科學(xué)領(lǐng)域十大進(jìn)展、中國(guó)高校十大科技進(jìn)展。
清華大學(xué)生命學(xué)院博士生姚瑞楓、醫(yī)學(xué)院博士畢業(yè)生明振華、醫(yī)學(xué)院閆利明博士和生命學(xué)院博士生李素華為本文共同第一作者，謝道昕教授、婁智勇教授及饒子和院士為共同通訊作者。研究工作由國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)和國(guó)家科技部的項(xiàng)目資助。
