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Science:通过改变独脚金内酯的生物合成,提升玉米对杂草的抗性

已有 2031 次阅读 2023-1-6 22:39 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Maize resistance to witchweed through changes in strigolactone biosynthesis

第一作者C. LI

第一单位阿姆斯特丹大学

通讯作者H. J. BOUWMEESTER


 Abstract 

背景回顾Maize (Zea mays) is a major staple crop in Africa, where its yield and the livelihood of millions are compromised by the parasitic witchweed Striga. Germination of Striga is induced by strigolactones exuded from maize roots into the rhizosphere. 


结果1-两个新的独脚金内酯In a maize germplasm collection, we identified two strigolactones, zealactol and zealactonoic acid, which stimulate less Striga germination than the major maize strigolactone, zealactone. 


结果2-独脚金内酯合成酶We then showed that a single cytochrome P450, ZmCYP706C37, catalyzes a series of oxidative steps in the maize-strigolactone biosynthetic pathway. 


结果3-P450酶的生物学功能Reduction in activity of this enzyme and two others involved in the pathway, ZmMAX1b and ZmCLAMT1, can change strigolactone composition and reduce Striga germination and infection. 


结论These results offer prospects for breeding Striga-resistant maize.


image.png

Reactions from CL to zealactol and ZA catalyzed by ZmCYP706C37 and ZmMAX1b.


 摘 要 

玉米在非洲是主要的粮食作物,然而寄生植物独脚金危害了玉米的产量和数百万人的生计。玉米根部分泌到根际的独脚金内酯能够诱导独脚金的萌发。作者通过对玉米种质资源圃的筛选,鉴定到了两个新的独脚金内酯,即zealactol和zealactonoic acid,相比于最主要的玉米独脚金内酯zealactone,这两个新的独脚金内酯对于独脚金的萌发刺激更小。接着,作者发现细胞色素P450酶ZmCYP706C37催化玉米独脚金内酯生物合成途径中的一系列氧化反应。ZmCYP706C37酶和其它两个酶(ZmMAX1b和ZmCLAMT1)的活性降低会改变玉米根部分泌到根际的独脚金内酯组成,降低对独脚金的萌发刺激以及独脚金对于玉米植株的寄生。本文的研究结果为玉米的抗独脚金育种提供了新的视野。




** H. J. BOUWMEESTER **


个人简介:

1985年,瓦赫宁根大学,硕士;

1990年,瓦赫宁根大学,博士。


研究方向:植物激素和其它信号分子在植物与有益/有害生物(尤其是根际生物)通信中的作用。


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


Journal: Science

Published date: January 05, 2023


Cite:
C. Li, L. Dong, J. Durairaj, J.-C. Guan, M. Yoshimura, P. Quinodoz, R. Horber, K. Gaus, J. Li, Y. B. Setotaw, J. Qi, H. De Groote, Y. Wang, B. Thiombiano, K. Floková, A. Walmsley, T. V. Charnikhova, A. Chojnacka, S. Correia de Lemos, Y. Ding, D. Skibbe, K. Hermann, C. Screpanti, A. De Mesmaeker, E. A. Schmelz, A. Menkir, M. Medema, A. D. J. Van Dijk, J. Wu, K. E. Koch, H. J. Bouwmeester. Maize resistance to witchweed through changes in strigolactone biosynthesis. Science, 2022, 379(6627): 94-99. DOI: 10.1126/science.abq4775


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