原创解读 | Science 禾本科玉米通过改变独脚金内酯生物合成实现对独脚金的抗性

以下文章来源于小麦研究联盟 ，作者小麦研究联盟

独脚金（学名：Striga asiatica (L.)）是玄参科、独脚金属 一年生半寄生草本植物，株高可达30厘米，直立，茎单生，叶片较狭窄仅基部的为狭披针形，其余的为条形，有时鳞片状。独脚金适应性强，生长在低海拔庄稼地、荒山草地、田边、沟谷、耕地等处。

独脚金喜欢寄生在玉米，小麦，高粱，水稻等农作物之上，寄生于寄主的根上，其寄生的根茎会不断地吸收这些农作物的营养。并且寄生部位会慢慢膨大，最终阻断了农作物向上运输养分的通道，造成大面积减产甚至绝收，危害很大。

近日，研究论文“Maize resistance to witchweed through changes in strigolactone biosynthesis”作为又一例证，为我们解析了在自然生存法则面前，生物之间是如何一物降一物，保持自然平衡规律的。

小麦、玉米、水稻作为三大粮食作物，是人类营养的主要来源。在非洲，玉米(Zea mays)是主要主食作物，其产量和数百万人的生计受到寄生独脚金（Striga）的威胁。玉米根向根际分泌的独脚金内酯诱导了独脚金的萌发。作者通过一份玉米种质资源材料，鉴定出两种独脚金内酯，即Zealactol和Zealactoic acid，它们对Striga萌发的刺激作用小于玉米主要的独脚金内酯Zealactone。随后，作者证明了单个细胞色素P450基因, ZmCYP706C37，催化玉米-独脚牛内酯生物合成途径中的一系列氧化步骤。该酶和其他两种参与该途径的酶ZmMAX1b和ZmCLAMT1活性的降低可以改变独脚金内酯的组成，减少Striga的萌发和感染。这些结果为培育独脚金抗性玉米提供了基础。

图1 从玉米株系筛选中发现了两种独脚金低发芽活性的独脚金内酯。

图2 鉴定玉米独脚金内酯生物合成候选基因

图3 Zealactone的生物合成鉴定

图4 Zealactol和zealactonoic酸的生物合成鉴定

图5 混合不同独脚金内酯导致独脚金抗性的变化

总而言之，该研究结果提供了一种方法,通过对独脚金内酯混合在玉米中进行改良,从而可能减少在非洲的这种寄生杂草的破坏性影响。同样的，在其他地区的玉米、小麦、水稻等作物的种植中，该研究成果无疑提供了抗独脚金作物选育的理论基础和选择。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq4775

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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