Current Biology | 和你的邻居打个招呼吧！日本爱媛大学发现独脚金内酯可以作为水稻根际交流与地上部发育信号

植物已经进化出复杂的机制来感知他的“邻居”，这通常是根据邻居们释放的信号来感知，大多数开花植物会在根部分泌独脚金内酯（SL）促进丛枝菌根共生，但独脚金内酯是否能作为水稻与其他邻居之间的识别信号还未被证明。

2022年7月14日，Current Biology在线发表了日本爱媛大学Kaori Yoneyama研究团队题为“Supra-organismal regulation of strigolactone exudation and plant development in response to rhizospheric cues in rice”的研究论文，该研究发现邻近植物的存在或更大的根体积会导致独脚金内酯（SL）合成以及其他分泌物的快速变化，长此以往会影响地上部株型变化。

为了了解种植密度对水稻独脚金内酯的影响，作者使用水培系统进行研究。由于高磷条件通常会导致SL含量低于检测下限，因此，在经历了4天的磷饥饿之后，作者将16天的日本晴小苗转入不同密植的水培室中，72小时后检测发现随着种植密度的增加会导致水培系统中分泌的独脚金内酯前体（4DO和OB）减少，通过检测独脚金内酯合成相关的基因表达发现，独脚金内酯的合成也减少了（图1）,有意思的是，水稻根部的独脚金内酯合成基因却没有显著的变化。如果根中的独脚金内酯没有变化，那么水培系统中的独脚金内酯又是从何而来呢？作者认为可能根中的SL在检测时间点之前可能就恢复平衡了，于是在移栽后24小时开始检测根中的SL水平，发现24小时根中的4DO水平显著减少，表明水稻根在短暂感知到“邻居”后就会快速抑制SL合成与分泌，且水稻会根据根的密度来调节SL的分泌而不是根据周边“邻居”的密度。

那么水稻是不是通过感知环境中的独脚金内酯来调节自身独脚金内酯的合成与分泌呢？作者使用了SL受体d14的突变体进行密植实验发现，阻断SL响应之后，水培系统内的SL没有差异，d14突变体中的SL合成相关基因也没有显著下调（图2），表明水稻根系确实是根据环境SL来调节自身SL分泌与合成。

水稻与水稻之间可以根据环境中的SL来相互感知，那么水稻与其他类型的“邻居”之间是否也是通过SL来聊天呢？作者测试了不同的组合发现（图3），水稻是根据环境中的SL来调节自身的SL分泌与合成，并不在乎是哪个“邻居”发出的SL信号。那么这种“拥挤”的环境导致SL分泌减少对水稻的生长发育以及土壤中的其他生物有什么影响呢？持续观察水稻表型发现，拥挤条件下，野生型水稻的分支/分蘖减少，SL感知缺陷的d14突变体没有受到影响。表明水稻通过感知环境SL调整了自身分支/分蘖的发育。

Acknowledgements

We would like to appreciate Profs. Jyunko Kyozuka and Tadao Asami for kindly providing the rice dwarf mutants and d6-4DO, respectively. We also would like to thank Noriko Haruna and Mika Kaneta for technical assistance. Kaori Yoneyama is supported by the JST Agency PRESTO (JPMJPR17QA) and the Japan Society for the promotion of Sciences (KAKENHI 19K05757 and 19KK0395). T.B. is supported by BBSRC (BB/R00398X/1).

文章链接：
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)01009-0#%20

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转自：植物生物技术Pbj

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