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       2025年2月12日，中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所/玉米等作物種質(zhì)創(chuàng)新及分子育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任謝旗研究員課題組、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)于菲菲教授課題組以及中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所/崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室李家洋院士課題組合作在《CELL》雜志在線發(fā)表了題為Resistance to Striga Parasitism through Reduction of Strigolactone Exudation的研究論文，研究過程中使用九圃植物培養(yǎng)箱進(jìn)行育種孵化，首次揭示了缺磷環(huán)境促進(jìn)作物SL外排的生理現(xiàn)象，并解析了其分子機(jī)制，填補(bǔ)了通過調(diào)控SL外排控制獨(dú)腳金寄生研究領(lǐng)域的空白。

文獻(xiàn)引用的九圃產(chǎn)品

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.022

      為探究缺磷條件下高粱誘導(dǎo)獨(dú)腳金寄生的生理過程，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了高粱水培缺磷模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并發(fā)現(xiàn)在缺磷處理下高粱根系和水培液中SL含量顯著升高。進(jìn)一步通過缺磷處理和SL處理高粱根系轉(zhuǎn)錄組測(cè)序聯(lián)合分析，確定了ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族編碼基因SbSLT1和SbSLT2為高粱SL外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的候選基因。SbSLT1和SbSLT2受到缺磷和SL處理顯著誘導(dǎo)表達(dá)，表達(dá)模式、原位雜交等實(shí)驗(yàn)表明SbSLT1和SbSLT2主要在高粱根系表皮細(xì)胞表達(dá)，符合其外排SL到土壤中的功能特性。

圖1  高粱中兩個(gè)推定的內(nèi)酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SbABCG36和SbABCG48的鑒定

      研究團(tuán)隊(duì)利用酵母、爪蟾卵母細(xì)胞以及擬南芥異源表達(dá)系統(tǒng)，證實(shí)了SbSLT1和SbSLT2均具有顯著的SL轉(zhuǎn)運(yùn)活性。進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)它們的同源蛋白SbSLT1-LIKE和SbSLT2-LIKE均不具備SL轉(zhuǎn)運(yùn)活性，強(qiáng)調(diào)了SbSLT1和SbSLT2在高粱ABCG家族轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中的SL轉(zhuǎn)運(yùn)功能特異性。為深入解析SbSLT1和SbSLT2轉(zhuǎn)運(yùn)SL的分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)利用AlphaFold結(jié)合HOLE對(duì)SbSLT1和SbSLT2在細(xì)胞膜上形成的SL轉(zhuǎn)運(yùn)通道進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終確定了SbSLT1-F693和SbSLT2-F642為關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)，有趣的是，同源蛋白SbSLT1-LIKE和SbSLT2-LIKE并不存在該保守氨基酸位點(diǎn)，這也解釋了二者不具備SL轉(zhuǎn)運(yùn)活性的現(xiàn)象。通過蛋白序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，單子葉植物中SbSLT1和SbSLT2的同源蛋白與已知的雙子葉SL轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白均具有該保守苯丙氨酸位點(diǎn)，說明在單雙子葉植物中可能存在保守的SL轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。

圖2  SbABCG36和SbABCG48作為SL輸出器

      進(jìn)一步構(gòu)建高粱SbSLT1和SbSLT2基因編輯敲除株系進(jìn)行功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)敲除突變體材料的根系分泌物中SL含量較對(duì)照株系顯著降低，且利用該分泌物處理獨(dú)腳金種子，萌發(fā)率顯著下降。田間小區(qū)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)突變掉SbSLT1和SbSLT2基因的高粱寄生率降低了67-94%以上，同時(shí)高粱的產(chǎn)量損失減少了49%-52%。

      因此，SbSLT1和SbSLT2基因在提升作物抗寄生能力，減少寄生對(duì)作物造成的損失方面具有顯著的應(yīng)用潛力。這項(xiàng)研究為高粱、玉米等經(jīng)濟(jì)作物抗獨(dú)腳金等寄生植物寄生問題提供了新的解決策略，為應(yīng)對(duì)寄生植物對(duì)全球經(jīng)濟(jì)損失和糧食安全威脅具有重要戰(zhàn)略意義。

       若您使用九圃產(chǎn)品發(fā)表SCI文獻(xiàn)，歡迎您前來聯(lián)系我們，參與有獎(jiǎng)?wù)骷?jì)劃。

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