基于生物学功能探讨独脚金内酯类似物的相关

早在20世纪60年代科研人员第一次从棉花根分泌液中分离得到独脚金萌发刺激物，并命名为独脚金醇（Strigol）。年，科学家成功解析了独脚金醇的结构。在随后的几十年中，玉米，高粱和藜等多种粮食作物和经济作物中也分离得到独脚金醇以及其他结构十分相似并且可以诱导独脚金种子萌发的物质，例如高粱内醇（Sorgolactone），黑蒴醇（Alectrol），列当醇（Orobanchol）等。人们把这类结构相似并能刺激寄生植物种子萌发的化合物统称为独脚金内酯（Strigolactones，SLs）。

注：分别为独脚金醇、高粱内酯、黑蒴醇、列当醇和5-脱氧独脚金醇

图15种主要存在的天然独脚金内酯（）

截至目前，从不同植物中提取到天然独脚金内酯大约有36种，广泛存在于植物界中。但植物中独脚金内酯含量极低，收集寄主植物根系分泌的生产方法不适宜于独脚金内酯的批量生产。此外，由于独脚金内酯的结构和立体化学结构复杂，其人工合成也正在经受挑战。因此高效低成本的独脚金内酯类似物成为研究的热门。

基于刺激根寄生植物种子萌发的生物学特性，独脚金内酯具有作为除草剂的农业应用潜力。寄生植物种子受到独脚金内酯刺激，萌发后若找不到寄主根，就只能存活很短时间。这种“自杀性”萌发策略的思路是在没有寄主的情况下刺激寄生杂草种子萌发，然后迫使寄生植物死亡。年12月14日，SCIENCE在线发表日本名古屋大学YuichiroTsuchiya课题组等题为“Afemtomolar-rangesuicidegerminationstimulantfortheparasiticplantStrigahermonthica”的研究论文。该论文开发了一种独脚金内酯选择性激动剂SPL7，能够以飞摩尔范围内激活高亲和力独脚金内酯受体ShHTL7，并激发Striga的萌发。研究证明了SPL7可有效减少Striga寄生，而不会影响宿主独脚金内酯相关过程。

注：土壤用DMSO或10nM的SPL7预处理，箭头指示萌发的独脚金，标尺为5厘米

图2SPL7结构与自杀发芽试验（2个月后(左)或3个月后(右)拍摄的代表性照片）

年5-脱氧独脚金醇被鉴定能促进丛枝真菌（Arbuscularmycorrhizal，AM）菌丝的分枝。丛枝真菌在与植物共生关系中能传递矿物营养，提高磷肥的吸收，促进植物的生长。特别是在磷肥有限的田间生长的植物根系分泌物对丛枝真菌的刺激更大。年3月16日，NpjMicrogravity发表苏黎世大学题为“Simulatedmicrogravityandtheantagonisticinfluenceofstrigolactoneonplantnutrientuptakeinlownutrientconditions”的研究论文。该论文证明了SL类似物rac-GR24在体外模拟微重力条件下仍然可以诱导菌丝分枝。在营养条件有限的条件下，独角金内酯可以缓解微重力对菌根形成的负面影响，因此独角金内酯可能在提高未来空间农业的效率方面发挥重要作用。

年，Gomez-Roldan和Umehara发现独脚金内酯以及它的衍生物作为一个新的植物激素抑制植物分枝是植物生物学的一个重大突破。这项发现使植物激素又多了一位重要成员，也使独脚金内酯的研究成为植物学界研究的热点。其中用于调控植物分枝的独脚金内酯类似物结构也成为研究的热门。人们发现独脚金内酯拥有不同的结构异构体，例如5DS和4DO，以及它们非天然的旋光异构体ent-5DS和ent-4DO，并且独脚金内酯受体对不同立体结构的化合物也有不同程度的响应。在水稻的分蘖试验中发现独脚金内酯D环的5DS构型显示出比ent-5DS高的抑制分蘖活性，并且独脚金醇构型的异构体比列当醇构型的异构体活性稍高。

独脚金内酯生物学功能是广泛的，不同物种的独脚金内酯受体作用机理还有待进一步研究。基于需求，研究开发出在农业上可以商业化应用的独脚金内酯类似物势必是未来的热点。

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