在有恶臭的花中收购二硫化物形成酶
Yudai Okuyama1,2, Kenji Fukushima3, Satoshi Kakishima4,5
1Tsukuba Botanical Garden, Department of Botany, National Museum of Nature and Science, Tsukuba, Japan.
概括
植物通过重新利用一种保存的酶来产生二甲基二硫化物 (DMDS),一种鲜花气味,进化出了新的特征. 这种基因创新是由一些氨基酸变化驱动的,解释了花朵中广泛的模仿.
科学领域:
- 进化生物学
- 生物化学
- 植物科学
背景情况:
- 了解进化新奇性需要识别关键的代谢和遗传变化.
- 植物利用欺骗性的气味吸引授粉者, 这是一个普遍现象.
- 甲基二硫化物 (DMDS) 是一些植物用来吸引特定授粉者的挥发性化合物.
研究的目的:
- 在植物属*Asarum*中确定负责DMDS生成的酶.
- 研究DMDS合成的进化起源和机制.
- 了解不同植物系中DMDS生产的独立演变的遗传基础.
主要方法:
- 酶测定和二硫化合成酶 (DSS) 的生化特征.
- 进行比较基因组分析以追踪DSS的进化历史.
- 局部定向突变,以识别导致功能变化的关键氨基酸残留物.
主要成果:
- 发现二硫化合成酶 (DSS) 在Asarum植物中产生DMDS.
- DSS是由保存的甲乙醇氧化酶 (MTOX) 演化而来的.
- 三种特定的氨基酸替代足以将MTOX转化为DSS,从而使DMDS产生.
结论:
- DMDS生产的演变涉及一个保存的酶,MTOX,进入DSS.
- 最少的基因变化 (三种氨基酸替代) 促进了这种功能过渡.
- 这种高效的进化途径解释了模仿系统中DMDS发射花的融合和广泛存在.
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