代谢物在抑制杂草的同时刺激作物

KAUST的研究人员表示，一种新发现的天然存在的代谢物可以促进水稻植物的生长，并通过常见的寄生植物阻止虫害，这有助于改善全球粮食安全。植物科学家正在研究生产健康，营养丰富的作物的方法，以满足世界不断增长的人口需求。然而，培育能够提供可靠，可持续产量的强大植物受到挑战，包括与寄生虫感染和植物感染作斗争。

类胡萝卜素是大多数生物组织中的有机化合物 ; 它们可以作为激素和信号分子，除其他功能外，还可以刺激代谢过程。科学家们刚刚开始在植物中解开这些化合物的复杂网络，结果令人惊讶。

在KAUST教授Salim Al-Babili，Takashi Gojobori和Ikram Blilou的指导下，KAUST团队与意大利的科学家一起发现了一种名为zaxinone的新型类胡萝卜素代谢物，由以前被忽视的一组酶，类胡萝卜素裂解双加氧酶合成( CCDs)，存在于大多数植物中。除了促进植物生长外，zaxinone还能减少根寄生虫Striga(也称为巫草)的侵染。

本文的第一作者Jian You Wang解释说，“Strigais是一种感染谷物的寄生植物。植物激素称为独脚金内酯，由寄主植物释放到土壤中，Striga种子利用它发芽并构建一种结构，将它们与宿主根连接起来它们吸收了营养物质，矿物质和水。这剥夺了自身增长所需的大量资源，大大降低了产量.Striga现在影响了撒哈拉以南非洲60%以上的农田并迅速蔓延;它是其中之一全球粮食安全面临的七大生物威胁。“

该团队使用序列数据库分析了包括水稻在内的69种不同植物物种的CCD基因的分布和活动。他们在一个产生zaxinone的CCD亚家族中鉴定出一种基因及其相关酶。他们研究了具有降低的zaxinone含量的突变体水稻植物，发现它们生长不良和独脚金内酯水平升高。

“接下来，我们将突变体和野生型植物暴露于增加的zaxinone水平，”Wang说。“这种处理拯救了突变植物并促进了野生型植物的生长。我们惊讶地发现这种代谢物调节独脚金内酯水平，具有解决Striga侵染的连锁效应。”

“我们对zaxinone非常兴奋 - 它可以用来缓解Striga感染或作为生物兴奋剂加速植物生长，”Al-Babili补充说。“我们目前正在进行代谢组学和转录组学研究，以充分了解这种生长调节因子及其功能。”