独脚金内酯生物合成研究取得新进展

独脚金内酯（Strigolactones，SLs）是一类类胡萝卜素衍生的植物激素，可以调节植物发育过程中的枝条分枝。天然SL由丁烯酸内酯环（D-环）组成，并通过烯醇醚桥连接至SL中的三环内酯（ABC-环）。己内酯（Carlactone，CL）是SL生物合成的中间体，是通过三种酶的连续立体特异性途径从全反式β-胡萝卜素衍生来的C19分子。研究表明，异构酶DWARF27将全反式β-胡萝卜素转化为9-顺式-β-胡萝卜素，然后被立体特异性类胡萝卜素裂解双加氧酶7（carotenoid cleavage dioxygenase，CCD7）裂解成9-顺式-apo-10'-胡萝卜素和β-紫罗兰酮。接着CCD8在催化一组反产生CL和x-OH-（4-CH3）庚醛；之后CL被细胞色素P450酶转化为SLs。据了解，CCD7酶裂解羟基化的9-顺式 - 类胡萝卜素具有严格的底物特异性，那么，CCD8酶是否可以将CCD7的其他催化产物转化为CL类化合物？

2018年7月2日，King Abdullah University of Science and Technology的Salim Al-Babili课题组在Molecular Plant 在线发表了一篇题为3-Hydroxycarlactone, a Novel Product of the Strigolactone Biosynthesis Core Pathway的研究论文，对CCD8酶的特性进行了研究并鉴定出SL合成途径中新的中间产物。

该研究通过体外实验，将硫氧还蛋白-CCD8融合蛋白与CCD7催化产物（9-cis-3-OH-α-;9-cis-α-或9-cis-3-OH-β-apo-10’-胡萝卜素）培养，结果显示CCD8酶不能转化9-cis-α-或9-cis-3-OH-α--apo-10'-胡萝卜醛，但是却形成了其他新物质，并且被鉴定为3-OH-carlactone（3-H-CL）。该研究还通过NMR分析进一步证明了OsCCD8催化9-cis-3-OH-β-apo-10’-胡萝卜素形成的产物是3-OH-carlactone（3-H-CL）。

该研究还在烟草叶片中瞬时表达了OsD27，OsCCD7和OsCCD8，并对叶片提取物进行分析，结果检测到两个对应于羟基化CL的信号，其中包括与体外产生的3-H-CL共洗脱的信号。该研究通过比对证实了烟草中的3-H-CL的存在。该研究还发现烟草中3-H-CL的合成需要参与CL形成的三种cDNA共表达，表明3-H-CL在植物体内的形成过程中被CL合成相同的酶介导。该研究同时在水稻中证明了3-H-CL是内源性化合物，可能充当SL生物合成的中间体。并且3-H-CL或3-H-CL-衍生物在刺激根寄生种子萌发中具有SL活性，并且可以恢复SL缺陷突变体d10（ccd8）的分蘖。

3-H-CL的特征和生物活性

总之，该研究鉴定3-H-CL是SL核心通路产生的代谢物，这可能是SL生物合成中新分支的起点以及尚未识别的SL的前体。

点击底部“阅读原文”查看论文原文链接。