方 园,姚瑞枫

(湖南大学生物学院化学生物传感与计量学国家重点实验室植物功能基因组学与发育调控湖南省重点实验室,中国湖南长沙410082)

植物激素独脚金内酯(strigolactones,SLs)是一类由类胡萝卜素衍生的萜类内酯。SL最初被认为是根际寄生杂草如独脚金属(Striga spp.)的萌发刺激物[1],随后被鉴定为丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的根源共生信号[2]。直至2008年,SL被鉴定为一种新型植物激素,参与抑制植物分枝的过程[3～4]。SL由全反式-β-胡萝卜素经过一系列酶催化加工而来,主要在植物根部合成,并被运输到芽或分泌到根际。目前已鉴定的植物内源性(天然)SL在化学结构上都包含1个三环内酯(ABC-ring)和1个由烯醇醚键连接在一起的单环内酯(D-ring)。目前有30种以上天然SL分子在不同植物中被发现[5～6],不同形式的天然SL的区别主要是ABC-ring上不同形式或位置的基团修饰,但是D-ring严格保持不变[7]。如图1所示,根据其是否具有完整的ABC-ring三环结构,SLs可分为典型和非典型两大类；根据C-ring的立体化学性不同,典型SLs又可分为独角金属(strigol-type)和列当属(orobanchol-type)两类[8～9]。

图1 天然的独脚金内酯及其合成类似物的结构和分类Fig.1 Structures and classification of natural SLs and synthetic SL analogs

研究发现,SL不仅可以调控植物的生长发育过程,包括诱导次生生长、加速叶片衰老、刺激节间生长和根系伸长,抑制腋芽的生长、不定根和侧根的形成等[10],还能介导植物对营养匮乏和病原菌等逆境胁迫的抗性反应[11]。寄生杂草独脚金属和列当属植物利用SL促进自身种子萌发并寄生于宿主植物根部,威胁宿主的生存。该类植物可寄生大多数主要粮食作物,在世界范围内感染了超过6千万公顷农田,因此导致每年上百亿美元的经济损失,影响世界粮食安全[12]。……