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Karrikins是从野火烟中发现的一类具有促进某些植物种子(如拟南芥、野燕麦)萌发的信号分子。自2004年其结构首次被解析以来,目前已经发现6种不同形式的Karrikin,其活性各有不同。虽然Karrikins被发现的时间较短,但其已成为植物分子生物学领域的研究热点。研究发现,Karrikins除促进种子萌发以外,还具有调控植物光形态建成、叶片发生等过程等生物学功能;此外,Karrikins与植物激素独脚金内酯(Strigolactone)在结构、信号传导通路等方面具有非常高的相似性。

近期来自四川农业大学农学院生态农业研究所的研究人员从Karrikins的发现史、信号传导通路、生物学功能及生态学意义等方面综述了其最新的研究进展,并探讨了Karrikins领域未来的研究方向。

植物激素是一类在植物体内合成且可以移动、能够调节植物生长的微量有机小分子，通常具有剂量小、效应大的特点，在植物生长发育过程中发挥着特殊而关键的作用，包括调控细胞分裂与伸长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、种子发育、休眠与萌发，以及影响植物对生物和非生物胁迫的抗性等方面。

目前在植物生物学研究领域具有类似于植物激素功能的小分子化合物正逐渐成为植物分子生物学的研究热点。而其中之一是发现于野火烟中的一类小分子有机物Karrikins。Karrikins无论是从化学结构、信号通路还是生物学功能，都与独脚金内酯(Strigolactone)十分相似。独脚金内酯是天然的独脚金醇类化合物及人工合成类似物的总称，最早由Cook等在独脚金非寄主植物棉花的根际分泌物中提取获得，最先分离出的独脚金内酯是独脚金醇(Strigol)。近年来研究表明，独角金内酯能够抑制植物分枝，调节根的发育。

自2004年以来，关于Karrikins的研究取得了巨大的进展，这篇文章就其发现历史、信号传导通路、生物学功能及生态学意义等方面进行了综述。

作者指出，自2004年Karrikins结构被解析以来，植物学界对Karrikins的信号传导通路、生物学功能等方面已经有了深入研究，并取得了重要进展。但是，对于这一新兴领域，依然有很多值得进一步研究的内容或方向。

首先，Karrikins的来源及其自然合成途径依然未知。Karrikins自发现至今已超过10年，虽然可以通过人工化学合成等方式获得用于科学试验的Karrikins，但其前体物质是什么？其合成途径包括哪些具体的化学反应？还有待进一步深入研究。

Karrikins是一种来自植物体外的物质，而信号转导途径中泛素连接酶与独脚金内酯共用MAX2蛋白，其信号转导通路是否由独脚金内酯的信号通路演化而来？第三，Karrikins在表现出促进种子萌发效应的同时，其对另一些植物物种种子萌发却是抑制的。比如，同为禾本科植物的大穗看麦娘(Alopecurus myosuroides)和野燕麦(Avena fatua)，Karrikins 抑制大穗看麦娘种子的萌发，但能促进同科植物野燕麦种子的萌发。那么，是什么原因导致同科植物种子对Karrikins的响应不同？

最后，有研究表明，Karrikins是通过提高赤霉素合成基因GA3ox1、GA3ox2的表达量来促进拟南芥种子的萌发。而大量研究表明，ABA、GA、生长素是调控种子萌发的重要激素；因此，Karrikins是否对ABA、GA、生长素等其他植物激素的合成、分解、信号传导是否产生影响？其分子机制又是怎样？值得进一步研究。脱落酸在萌发过程中与赤霉素有拮抗效应，那么脱落酸是否与Karrikins产生拮抗作用？在实际应用方面，既然Karrikins能够提高植物的光感受能力，那么其是否可以在植物生长中提高光合效率，进一步促进植物生长、提高产量？Karrikins能够促进根的伸长，那么当干旱胁迫出现时，是否可以运用到实际生产中来减弱干旱胁迫对植物的不利影响？这些都有待进一步研究。

（生物通）

原文检索：

罗晓峰, 戚颖, 孟永杰, 帅海威, 陈锋, 杨文钰, 舒凯. Karrikins信号传导通路及功能研究进展[J]. 遗传, 2016, 38(1): 52-61.
Xiaofeng Luo, Ying Qi, Yongjie Meng, Haiwei Shuai, Feng Chen, Wenyu Yang, Kai Shu. Current understanding of signaling transduction pathway and biological functions of Karrikins. HEREDITAS(Beijing), 2016, 38(1): 52-61.