植物学通报　　2004, 21 (3): 273￣279Chinese Bulletin of Botany

植物糖感知和糖信号传导

王玉华　　杨　清　　陈　敏

（南京农业大学生命科学学院　　　　　南京　　　　２１００９５）②①

摘要　　　　糖在植物的生命周期中具有重要作用，它不仅是一种能量来源和结构物质，同时还是一种信号分子，它调控植物的生长发育和基因表达。本文综述了植物糖感知和糖信号传导的不同机制和遗传基础，以及糖信号和激素信号间的相互关系。

关键词　　　　　糖感知，　己糖激酶（ＨＸＫ），　信号传导，　植物激素

Ｓｕｇａｒ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ　ｉｎ　Ｐｌａｎｔｓ

ＷＡＮＧ　Ｙｕ－Ｈｕａ　　　　ＹＡＮＧ　Ｑｉｎｇ②　　　　ＣＨＥＮ　Ｍｉｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｎａｎｊｉｎｇ　　２１００９５　）

Ａｂｓｔｒａｃｔ　　　　　　Ｓｕｇａｒｓ　ｐｌａｙ　ａ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｐｌａｎｔ　ｌｉｆｅ．　Ｔｈｅｙ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａｒｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ａｃｔ　ａｓ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｓｉｇｎａｌｉｎｇ　ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｇｅｎｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ，　　ｇｒｏｗｔｈａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｒｅｖｉｅｗｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ｓｕｇａｒ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｉｇｎａｌｉｎｇ，　　ａｎｄ　ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｕｇａｒ　ｓｉｇｎａｌ　ａｎｄ　ｈｏｒｍｏｎｅ　ｓｉｇｎａｌ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　　　　　　Ｓｕｇａｒ　ｓｅｎｓｉｎｇ，　Ｈｅｘｏｋｉｎａｓｅ（ＨＸＫ），　Ｓｉｇｎａｌ　ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ，　Ｐｈｙｈｏｒｍｏｎｅｓ

糖是植物生长发育和基因表达的重要调节因子，它不仅是能量来源和结构物质，而且在信号传导中具有类似激素的初级信使作用（Ｒｏｌｌａｎｄ　ｅｔ　ａｌ．，　２００１）。糖感知和糖信号传导在植物的整个生命周期中调控其生长和发育。在种子萌发和种苗发育早期，糖可抑制营养转移、下胚轴伸长、子叶变绿和子叶伸展（Ｓｍｅｅｋｅｎｓ，　２０００；　Ａｒｅｎａｓ－Ｈｕｅｒｔｅｒｏ　ｅｔ　ａｌ．，　２０００）。糖可调控植物的花转变，且对植物花转变的调控具有多重效应，这依赖于糖的浓度、植物的营养生长阶段和遗传背景（Ｃｏｒｂｅｓｉｅｒ　ｅｔ　ａｌ．，　１９９８；　Ｚｈｏｕ　ｅｔ　ａｌ．，　１９９８；　Ｒｏｌｄａｎ　ｅｔ　ａｌ．，　１９９９；　Ｏｈｔｏ　ｅｔ　ａｌ．，　２００１）。此外，糖信号还可调控叶片的衰老及植株的防御反应（Ｑｕｉｒｉｎｏ　ｅｔ　ａｌ．，　２００１；　Ｙｏｓｈｉｄａ　ｅｔ　ａｌ．，　２００２）。

对于糖作为调节分子的认识最近才得到重视，因而糖作为信号分子的概念还比较新（Ｓｈｅｅｎｅｔ　ａｌ．，１９９９；　Ｓｍｅｅｋｅｎｓ，　２０００；　Ｒｏｌｌａｎｄ　ｅｔ　ａｌ．，　２００２）。近年研究证实，己糖激酶（ＨＸＫ）和　ＳＮＦ１－相关蛋白激酶（ｓｕｃｒｏｓｅ　ｎｏｎ－ｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇ－１－ｒｅｌａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｋｉｎａｓｅ）参与植物糖感知和糖信号传导（Ｈａｌｆｏｒｄ　ａｎｄ　Ｈａｒｄｉｅ，　１９９８；　Ｈａｒｄｉｅ　ｅｔ　ａｌ．，１９９８）。与酵母相比，植物糖感知有其特异性，植物不仅能感知葡萄糖，也能感知其他己糖和二糖，多重糖感知机制和糖信号途径的存在增加了植物糖信号传导的复杂性（Ｃｈｉｏｕ　ａｎｄ　Ｂｕｓｈ，　１９９８；　Ｇｏｄｄｉｊｎ　ａｎｄ　Ｓｍｅｅｋｅｎｓ，　１９９８；　Ｌａｌｏｎｄｅ　ｅｔ　ａｌ．，　１９９９；　Ｓｍｅｅｋｅｎｓ，２０００；　Ｘｉａｏ　ｅｔ　ａｌ．，　２０００）。

①南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室研究基金资助。

②通讯作者。Ａｕｔｈｏｒ　ｆｏｒ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ．

收稿日期：２００３－０４－１１　　接受日期：２００３－０８－０４　　责任编辑：崔郁英