生長素（auxin）的主要代謝途徑

IAA（吲哚乙酸）。圖片來源：維基百科

生長素（auxin）是第一個被研究的植物賀爾蒙。從達爾文的時代，生長素的研究就開始了。生長素可使植物細胞延長、呈現趨光性（phototropism）與趨地性（gravitropism）、長出次生根（adventitious roots），在組織培養中，與細胞分裂素（cytokinin）併用，可使植物組織長出根或芽。

植物的頂芽生長點與根尖可合成生長素，然後運送到其他部分，啟動生長發育反應。在生長發育反應啟動後，如何關閉呢？

一個簡單的方法就是把負責啟動反應的賀爾蒙分子給分解掉。過去的研究發現，主要的生長素IAA（吲哚乙酸）可被氧化，產生氧化吲哚-3-乙酸（OxIAA），然後形成OxIAA-葡萄糖；或者IAA先形成IAA-天冬胺酸（OxIAA-Asp）或IAA-穀胺酸（OxIAA-Glu），再氧化產生OxIAA。但是，究竟哪條代謝途徑是主要的路徑，並不清楚。

最近的研究發現，生長素的主要代謝途徑是GH3-ILR1-DAO途徑：IAA先被GH3-IAA醯胺合成酶（GH3-IAA amidosynthetases）給綴化，產生IAA-天冬胺酸（OxIAA-Asp）或IAA-穀胺酸（OxIAA-Glu）。細胞可儲存這兩種綴化的IAA，在需要時再由ILR1/ILL醯胺水解酶（ILR1/ILL amidohydrolases）將其轉化為IAA。而這兩種綴化的IAA也可以被酵素DAO1雙加氧酶（DAO1 dioxygenase）經過ILR1氧化成OxIAA。

另一種生長素IBA（吲哚丁酸）則可經由beta氧化作用先轉化為IAA，再透過相同途徑代謝。所以，先綴化再氧化是生長素主要的代謝途徑，而不是直接氧化。

參考文獻：

Hayashi, Ki., Arai, K., Aoi, Y. et al. The main oxidative inactivation pathway of the plant hormone auxin. Nat Commun 12, 6752 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-27020-1

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