Science：破解一种农业大敌的信号机制

寄生杂草独脚金是非洲农业的大敌。最近在《Science》杂志上发表的一项研究中，一个国际研究小组开发出一种荧光探针，称为Yoshimulactone Green (YLG)，它能激活独角金内酯信号，并阐明独角金内酯受体的信号感知活动。研究人员希望，它能阐明独脚金萌发的机理，并最终指明控制其感染和传播的手段。

　　

生物通报道：在撒哈拉以南的非洲地区，很少有农业寄生生物能够像寄生杂草独脚金（Striga hermonthica）那样具有毁灭性。它能够扼杀高粱、小米和大米等大宗作物，而作物表现出的症状却类似干旱或土壤养分缺乏，因此成为了非洲农业的大敌。

寄生杂草独脚金很难控制的原因之一是，寄生杂草真正从寄主植物上显露出来之后，症状才变得明显，这个时候挽救作物已为时太晚。因此，它构成了非洲粮食安全的一个主要威胁，并已导致每年约100亿美元的损失。因此，监管这种寄生杂草的动态，对于希望控制或消除它们的研究人员，就显得尤为重要。延伸阅读：Science解开50年谜题：寄生植物如何不劳而获。

虽然寄生杂草独脚金传播的机制尚不清楚，但是称为独角金内酯的植物激素（由寄主植物产生），已知可刺激独脚金的萌发。目前，已提取出来大约17种已知的独角金内酯，所有这些金内酯对于不同的植物物种都是独一无二的，寄生杂草独脚金可通过感知寄主植物的金内酯，来识别其寄主植物。在植物中，金内酯作为植物激素，也作为与微生物沟通的信号。研究人员之前已经在作物中发现了一组蛋白，可作为金内酯的假定受体，但其在寄生杂草独脚金中的受体仍然不明。

最近在《Science》杂志上发表的一项研究中，一个国际研究小组开发出一种荧光探针，称为Yoshimulactone Green (YLG)，它能激活独角金内酯信号，并阐明独角金内酯受体的信号感知活动。研究人员希望，它能阐明独脚金萌发的机理，并最终指明控制其感染和传播的手段。

Access Array特定基因区段捕获系统 详情咨询...

目前的研究所报道的小分子探针，旨在阐明独角金内酯受体的功能。研究人员研究了一个已知受体（称为AtD14）的水解作用，并将其应用于YLG的开发，同类型受体的一种荧光拮抗剂。YLG被设计成可被独角金内酯受体识别，由此产生的水解反应可导致荧光产物的生成。因此，该探针为独角金内酯的感受性提供了视觉标记。

作者报道称，在体内，YLG可成功刺激独脚金发芽，97%的发芽种子可发射荧光。他们这样写道：“因此，YLG可作为独脚金的一个荧光拮抗剂，当它被感知时，可裂解配体。”他们随后搜索了独脚金RNA序列的一个公共数据库，并根据基因以哪个YLG探针为基础，将12个基因确定为ArD14受体相关的候选受体。

通过评价水解作用在独脚金演化中的相关性，他们确定，YLG被照亮的水解作用特性中的10个基因，与独脚金性状一致，从而表明它们与种子萌发有关。作者写道：“在这个亚组中，有两个基因与所有检测的金内酯表现出任意的高亲和力。因此，从一些杂乱的受体中，多个专门的受体似乎已经进化到可更有效地检测结构不同的金内酯。这将导致每种不同的独角金内酯被不同的受体组合所感知。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Probing strigolactone receptors in Striga hermonthica with fluorescence
ABSTRACT: Elucidating the signaling mechanism of strigolactones has been the key to controlling the devastating problem caused by the parasitic plant Striga hermonthica. To overcome the genetic intractability that has previously interfered with identification of the strigolactone receptor, we developed a fluorescence turn-on probe, Yoshimulactone Green (YLG), which activates strigolactone signaling and illuminates signal perception by the strigolactone receptors. Here we describe how strigolactones bind to and act via ShHTLs, the diverged family of α/β hydrolase-fold proteins in Striga. Live imaging using YLGs revealed that a dynamic wavelike propagation of strigolactone perception wakes up Striga seeds. We conclude that ShHTLs function as the strigolactone receptors mediating seed germination in Striga. Our findings enable access to strigolactone receptors and observation of the regulatory dynamics for strigolactone signal transduction in Striga.