معلومة

16.5F: Strigolactones - علم الأحياء


يتم تصنيع Strigolactones في الجذور ، وإفرازها من الجذور ، وهي معروفة منذ بعض الوقت

  • تعزيز إنبات بعض بذور النباتات. لسوء الحظ ، تشمل هذه البذور من الجنس ستريجا (witchweed) الذي يغزو جذره النامي جذر النبات المضيف الذي يفرز strigolactone (مثل الأرز والذرة والذرة الرفيعة) يسرق العناصر الغذائية منه ويسبب خسائر فادحة في المحاصيل.
  • تشير الفطريات الفطرية إلى الاتصال بنظام الجذر لتشكيل علاقة متبادلة.

ومع ذلك ، فإن هذه الأنشطة لا تؤهلها كهرمونات نباتية (كلا النشاطين يتم في التربة المحيطة بالجذور). فقط إذا أمكن إثبات أن الستريجولاكتونات تنتقل في النبات من مكان التصنيع (الجذور) إلى جزء آخر من النبات حيث تمارس تأثيرًا ، يمكن تسميتها هرمونات.

تقريران في عدد 11 سبتمبر 2008 من طبيعة سجية اقترب من إثبات القضية.

تمنع Strigolactones (أو ربما الجزيئات المشتقة منها) نمو البراعم الجانبية وبالتالي تمنع تفرع النبات. تحفز الطفرات في الجينات اللازمة لتخليق الستريجولاكتونات نمو البراعم الجانبية التي تنتج نباتًا شديد التشعب أكثر من المعتاد. إن تطبيق ستريجولاكتون الاصطناعي بالقرب من قاعدة هذه النباتات الطافرة يمنع نمو البراعم الجانبية أعلاه وبالتالي يعيد التفرع الطبيعي.

Auxin ، وفي ظروف معينة ، يمنع حمض الأبسيسيك أيضًا التفرع ، أي أنهما يعززان الهيمنة القمية. لكن كلا من حمض الأوكسين والأبسيسيك يشاركان في عدد من وظائف النبات المختلفة بينما يبدو تأثير الستريجولاكتون على التفرع محددًا تمامًا.


Strigolactones

يقدم هذا المجلد البروتوكولات المختبرية الأكثر فائدة في أبحاث ستريغولاكتون (SL). توجه الفصول القراء من خلال مسارات المختبر الرطب ، والقضايا المتعلقة بالاستقرار ، والبروتوكولات لتقييم نشاط SL ، والتأثيرات تجاه سكان التربة مثل النباتات الطفيلية ، والفطريات الفطرية وغير الفطرية ، والبكتيريا المتولدة ، والبروتوكولات لتقييم التأثيرات على تطور النبات. مكتوب في نجاح كبير طرق في علم الأحياء الجزيئي سلسلة ، الفصول تتضمن مقدمات لموضوعاتها الخاصة ، وقوائم بالمواد والكواشف الضرورية ، وبروتوكولات معملية قابلة للتكرار خطوة بخطوة ، ونصائح حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها وتجنب المزالق المعروفة.

موثوقة ومتطورة ، Strigolactones: طرق وبروتوكولات يهدف إلى تقديم مجموعة واضحة وموحدة من البروتوكولات التجريبية لمجتمع علمي واسع.


نبذة مختصرة

تم مؤخرًا تورط Strigolactones في مسارات النمو فوق وتحت الأرض في النباتات العليا. لتسهيل الخواص الجزيئية والكيميائية للستريجولاكتون في المختبر و في الجسم الحي، لقد طورنا جزيء ستريجولاكتون فلوري ، CISA-1 ، تم تصنيعه عبر طريقة جديدة كانت قوية وعالية الغلة ، وتستخدم مواد انطلاق بسيطة. نظهر أن CISA-1 لديها مجموعة واسعة من أنشطة ستريغولاكتون المعروفة وتقريرًا إضافيًا عن اختبار تجذير عرضي في أرابيدوبسيس وهي طريقة حساسة وسريعة للغاية لاختبار النشاط البيولوجي لنظائر ستريغولاكتون. في اختبار التجذير هذا ومقايسة إنبات Orobanche المستخدمة على نطاق واسع ، أظهر CISA-1 نشاطًا بيولوجيًا أقوى من GR24 الذي تم اختباره بشكل شائع. كان CISA-1 و GR24 فعالين بنفس القدر في تثبيط التفرع في أرابيدوبسيس ينبع الإزهار. في كل من مقايسة التجذير المتفرعة والعرضية ، أظهرنا أيضًا أن نشاط CISA-1 يعتمد على مسار إشارات strigolactone الأقصى. في محاليل الميثانول المائي ، كان CISA-1 أكثر ثباتًا بثلاثة أضعاف من GR24 ، مما قد يساهم في زيادة النشاط الذي لوحظ في الاختبارات البيولوجية المختلفة.


من أين جاء الاسم؟

تم اكتشاف Strigolactones في إفرازات الجذور بسبب قدرتها على تحفيز إنبات بذور النباتات الطفيلية. ستريجا، "witchweed" [1]. أحد الأمثلة على هذه العائلة من النباتات هو ستريجا هيرمونثيكا، الطحلب الأرجواني أو العملاق (الشكل 1). فأين فعلت ستريجا الحصول على اسمه من؟ تم تسمية الأعشاب السحرية بهذا الاسم من قبل مزارعي الكفاف في إفريقيا لأنها ظهرت دون سابق إنذار على ما يبدو من أي مكان ، وهاجمت محاصيلهم. اشتق الاسم العلمي (اللاتيني) لهذه الأعشاب السحرية من ستريجا ، وهي ساحرة أسطورية يبدو أنها تعود أصولها إلى روما القديمة ولكنها معروفة في أجزاء عديدة من جنوب ووسط أوروبا. كان يُعتقد أن الساحرة ستريجا مليئة بالكراهية تجاه الآخرين ، وخاصة الأطفال ، وتتغذى على جوهر حياتهم ، أو تلتهمهم دون ندم. ستريجا الأنواع هي أعضاء في عائلة broomrape (Orobanchaceae) ، ومعظم أعضائها طفيليات على النباتات الأخرى.

نباتات الساحرة ستريجا هيرمونثيكا تطفل نباتات الذرة في أفريقيا. تم استنساخ الصورة بإذن من إل جي موسلمان ، مأخوذة من [2].

يشير جزء اللاكتون من اسم ستريجولاكتون إلى التركيب الكيميائي. في الكيمياء ، يعتبر اللاكتون إسترًا دوريًا - منتج تكثيف لمجموعة كحول ومجموعة حمض كربوكسيلي في نفس الجزيء. في الواقع ، تحتوي الستريجولاكتون على حلقتين من اللاكتون (الشكل 2). يختلف أعضاء عائلة ستريغولاكتون في التعديلات الكيميائية على البنية الأساسية وفي تطابقهم الكيميائي المجسم (ثلاثي الأبعاد). وهكذا ، فإن strigol و orobanchol هما مثالان شائعان تتأكسد فيهما الحلقات A و B ، على التوالي ، وتختلف فيه الكيمياء الفراغية للحلقة B بالنسبة للحلقة C (الشكل 2).

هياكل Strigolactone. يحدث Strigol و Orobanchol بشكل طبيعي ، وتظهر هياكلهما الكيميائية الفراغية. GR24 هو نظير اصطناعي ويتم عرضه بدون تكوين كيميائي مجسم لأنه تم تصنيعه كمزيج عنصري. يتم عرض اتفاقية الحروف الخاصة بهياكل الحلقة على جزيء strigol ، حيث C و D كلاهما لاكتونات.


Strigolactones في تكيف النبات مع الضغوط اللاأحيائية: وسيلة ناشئة لأبحاث النبات

تلعب الهرمونات النباتية دورًا رئيسيًا في تعزيز تحمل النبات للضغوط البيئية ، والتي تؤثر سلبًا على إنتاجية النبات وتهدد الأمن الغذائي في المستقبل. تم اكتشاف Strigolactones (SLs) ، وهي فئة من الهرمونات النباتية المشتقة من الكاروتين ، في البداية باعتبارها "إشارة بيئية" لإنبات البذور الطفيلية وإنشاء علاقة تكافلية بين النباتات والميكروبات المفيدة. وصفت التوصيفات اللاحقة أدوارها الوظيفية في العمليات التنموية المختلفة ، بما في ذلك تطور الجذور ، وتفرع النبتة ، والتطور الإنجابي ، وشيخوخة الأوراق. جذبت SLs مؤخرًا الكثير من الاهتمام نظرًا لأدوارها الأساسية في تنظيم العمليات الفسيولوجية والجزيئية المختلفة أثناء تكيف النباتات مع الضغوط اللاأحيائية. تشير التقارير إلى أن إنتاج SLs في النباتات منظم بشكل صارم ويعتمد على نوع الضغوط التي تواجهها النباتات في مراحل مختلفة من التطوير. في الآونة الأخيرة ، تشير الأدلة على الحديث المتبادل بين SLs والهرمونات النباتية الأخرى ، مثل حمض الأبسيسيك ، استجابة للضغوط اللاأحيائية إلى أن SLs تشارك بنشاط في الشبكات التنظيمية للتكيف مع الإجهاد النباتي التي تحكمها الهرمونات النباتية. علاوة على ذلك ، تم اقتراح الأدوار المتوقعة لبرامج SL في إدارة نمو النبات وتطويره في ظل ظروف بيئية معاكسة. في هذه المراجعة ، نقدم مناقشة شاملة تتعلق باستجابات النبات بوساطة SL والتكيف مع الضغوط اللاأحيائية.

الكلمات الدالة: التكيف مع الإجهاد اللاأحيائي التداخل الهرموني نقص المغذيات الإجهاد التناضحي هندسة النبات تكافل strigolactones.


محتويات

إنبات نبات طفيلي تحرير

تم عزل Strigolactones لأول مرة في عام 1966 من نباتات القطن ، وتحديداً من الجذور. لكن دورها في إنبات الكائنات الحية الأخرى لم يتحدد إلا في وقت لاحق. [3] دراسات سابقة مع ستريجا لوتيا كان قد أظهر بالفعل أن مستخلصات الجذر من النباتات المضيفة كانت ضرورية لبدء إنبات البذور الطفيلية ، مما أوضح أن مادة منتجة في الجذور كانت تحفز هذه العملية. [3] أدى عزل الستريجولاكتون إلى سلسلة من الاختبارات التي أثبتت أن هذا المركب هو الجزيء الضروري للحث على إنبات ستريجا محيط. [3] في وقت لاحق ، ثبت أن مركبات مماثلة تنتج نفس التأثير: السورغولاكتون والألكترول ، وكلاهما قدم مجموعة اللاكتون المميزة ، لذلك تم تصنيفهما على أنهما ستريجولاكتون. [4] للحث على إنبات النباتات الطفيلية ، تحتاج الستريجولاكتون فقط إلى أن تكون موجودة بكميات ضئيلة ، في حدود 5 أجزاء في المليون. [3]

إطلاق النار على تثبيط الهرمون المتفرّع تحرير

تم اكتشاف دور strigolactones كهرمون مثبط للتفرع بسبب استخدام مجموعة جديدة من النباتات الطافرة. [5] قدمت هذه المسوخات نموًا مفرطًا في البراعم الإبطية ، مما دفع جذعها النهائي لبدء التفرع بشكل غير طبيعي. [5] في السابق ، كان يُعتقد أن السيتوكينينات هي الجزيء الوحيد الذي يشارك في تنظيم تفرع الساق ، لكن هذه الطفرات قدمت إنتاجًا طبيعيًا وإشارات للسيتوكينين ، مما أدى إلى استنتاج مفاده أن مادة أخرى تعمل على البراعم الإبطية. [5] الاختبارات المختلفة التي تتكون من إدخال جزء من النباتات الطافرة في عينات برية (والعكس صحيح) ، كانت قادرة على إثبات أن الطفرات إما لم تكن قادرة على التعرف على جزيء الإشارة القادم من الجذور والجزء السفلي من النبات ، أو غير قادر على إنتاج الجزيئات المطلوبة لمنع التفرع. [5] هذا الجزيء ، الذي كان متورطًا في التنظيم المتفرّع ، تم تحديده لاحقًا على أنه ستريغولاكتون. [5] وكان الاستنتاج أنه في وجود الستريجولاكتون ، سيتم منع النبات من النمو الزائد وتكوين فروع مفرطة ، ولكن في حالة عدم وجوده ، سيبدأ البرعم الإبطي في إحداث تفرع غير طبيعي. [5]

تحرير الخصائص

على الرغم من أن الستريجولاكتونات تختلف في بعض مجموعاتها الوظيفية ، إلا أن نقطة انصهارها توجد دائمًا بين 200 و 202 درجة مئوية. [3] يحدث تحلل الجزيء بعد الوصول إلى 195 درجة مئوية. [3] وهي شديدة الذوبان في المذيبات القطبية ، مثل الأسيتون القابل للذوبان في البنزين ، وتقريباً غير قابلة للذوبان في الهكسان. [3]

تحرير الهياكل الكيميائية

تتضمن بعض أمثلة ستريغولاكتون ما يلي:

(+) - ستريغول (+) - أسيتات ستريجيل
(+) - Orobanchol (+) - خلات Orobanchyl
(+) - 5-ديوكسيستريجول سورغولاكتون

مسار كاروتينويد عبر تحرير كارلاكتون

لم يتم توضيح مسار التخليق الحيوي للستريغولاكتون بشكل كامل ، ولكن تم تحديد خطوات مختلفة ، بما في ذلك الإنزيمات المطلوبة لإجراء التحول الكيميائي. [6] الخطوة الأولى هي أزمرة الرابطة الكيميائية التاسعة للكاروتين β < displaystyle beta> -Carotene ، متغيرة من التكوين العابر إلى رابطة الدول المستقلة. [6] يتم تنفيذ هذه الخطوة الأولى بواسطة الإنزيم β < displaystyle beta>-carotene isomerase ، والذي يُطلق عليه أيضًا DWARF27 أو D27 للاختصار ، والذي يتطلب الحديد كعامل مساعد. [6] الخطوة الثانية هي الفصل الكيميائي لـ 9-cis- β < displaystyle beta> -Carotene إلى مركبين مختلفين: الأول هو 9-cis-aldehyde والثاني هو β < displaystyle beta> - أيونون. [6] يتم تحفيز هذه الخطوة الثانية عن طريق الانقسام الكاروتيني deoxygenase 7 (CCD7). [6] في الخطوة الثالثة ، يتم تحفيز تحويل وإعادة ترتيب الألدهيد الذي تم إنشاؤه في الخطوة السابقة إلى 9-cis- β < displaystyle beta> - apo-10 ثم إنتاج كارلاكتون. [6]

لا يزال من غير الواضح كيف يتم تحويل كارلاكتون بالضبط إلى ستريغولاكتونات مختلفة تم تحديدها حتى الآن ، ولكن أثبتت العديد من الدراسات أن كارلاكتون هو بالتأكيد مقدمة للستريجولاكتون. [7] يجب أن تتضمن هذه الخطوة الأخيرة من عملية التخليق الحيوي إضافة اثنين على الأقل من جزيئات الأكسجين لتحويل كارلاكتون إلى 5-ديوكسيستريجول ، ويجب أن تكون هناك حاجة إلى مزيد من الأكسدة لإنتاج ستريجولاكتون أكثر تعقيدًا. تم اقتراح بروتين MAX1 لتحفيز الخطوة الأخيرة من التخليق الحيوي للستريغولاكتون بسبب دوره في التمثيل الغذائي التأكسدي في النباتات. [7]

دور ABA في تحرير التخليق الحيوي

يحتوي كل من حمض الأبسيسيك (ABA) وستريغولاكتون على مجموعة مشتركة من الإنزيمات التي نفذت تخليق المركبين ، وقد سبق إثبات وجود ارتباط بين مسارين التخليق الحيوي ، وقد تم دعم ذلك من خلال دراسات مختلفة. [8] [9] يعتمد التخليق الحيوي لـ ABA في مجموعة من الإنزيمات تسمى 9-cis-epoxycarotenoid dyoxygenase (NCED). [9] ولكن ، النباتات الطافرة التي كانت معيبة في إنتاج إنزيمات NCED ، لم تقدم فقط مستويات منخفضة من ABA ، بل إنها تقدم أيضًا مستويات منخفضة من strigolactones ، على وجه التحديد في مستخلصات الجذور حيث يتم تصنيع هذا الهرمون في الغالب ، قدمت هذه النتيجة أساس وجود آلية إنزيمية مشتركة ، [9] تم استخدام التجارب الأخرى التي تتكون من منع إنزيمات NCED واستخدام طفرات غير قادرة على اكتشاف تغيرات ABA ، لدعم هذه النظرية. [8] حتى الآن هناك ارتباط واضح بين التركيبتين المرتبط باستخدام إنزيمات NCED في كل من التخليق الحيوي ، لكن الآلية الدقيقة التي ترتبط بها لا تزال غير واضحة. [8]

في النباتات ، يُنظر إلى strigolactones بواسطة مستقبلات / بروتين هيدرولاز مزدوج DWARF14 (D14) ، وهو عضو في عائلة α / β hydrolase الفائقة. على الرغم من اعتبارها هيدروليز مع دوران ضعيف للركيزة ، إلا أن ثالوث محفز سليم مطلوب للوظيفة البيولوجية للبروتين. [10] اقترحت دراسات الديناميكيات الجزيئية أن جيب ربط الترابط مرن وأن الثالوث التحفيزي يلعب دورًا مهمًا في ربط الترابط وتحديد موضعه. [11] [12] تم اقتراح العديد من النماذج (المتنافسة جزئيًا) لإشراك الثالوث الحفاز في تصور الترابط:

  • التحلل المائي للستريجولاكتون ، مما أدى إلى ربط الحلقة D تساهميًا بالموقع النشط سيرين. [13]
  • التحلل المائي للستريجولاكتون ، ينتج عنه حلقة D حرة تعمل كغراء جزيئي عند مدخل المستقبل ، يتوسط التفاعل مع بروتين آخر. [14]
  • ملزمة لستريجولاكتون سليم وغير متحلل بالماء يولد سطح بروتين DWARF14 متغير ، يتوسط التفاعل مع بروتين آخر. [15]
  • التحلل المائي للستريجولاكتون ، مما أدى إلى ربط الحلقة D تساهميًا بالموقع النشط هيستيدين. [16] [17] [18] [19]
  • التحلل المائي للستريجولاكتون ، مما أدى إلى ربط الحلقة D تساهميًا بالموقع النشط السيرين والهيستيدين في نفس الوقت ، مما يؤدي إلى تغيير توافقي لـ DWARF14 ، مما يؤدي إلى التفاعل مع بروتين آخر. [20]

اقترحت النتائج الحركية أن strigolactone السليم يطلق سلسلة إشارات يتم بعدها إجراء التحلل المائي كخطوة أخيرة لتعطيل جزيء strigolactone. [21]

إنبات الفطريات الفطرية

من المعروف أن Strigolactones تحفز إنبات جراثيم الفطريات الشجرية. [22] نظرًا لأنها تنتج هذا التأثير بتركيزات منخفضة للغاية ، فقد تم اقتراح أن آلية التنشيط يجب أن تكون مسار إشارات. [22] وجدت دراسات مختلفة مع أنواع مختلفة من الفطريات أنه بعد التحفيز باستخدام الستريجولاكتون ، تظهر الخلايا الفطرية كمية أكبر من الميتوكوندريا وزيادة في نشاطها التأكسدي. [22] نظرًا لدور الميتوكوندريا في التمثيل الغذائي المؤكسد للمغذيات الكبيرة ، يُعتقد أن الجراثيم تظل غير نشطة قبل العثور على النبات المضيف ، وبمجرد تحفيزها باستخدام الستريجولاكتون ، يتم تنشيط الآلية المؤكسدة في الميتوكوندريا لإنتاج الطاقة والمواد المغذية ضروريات إنبات الجراثيم المتفرعة والفطرية. [22] تدعم الدراسات التي أجريت على مستخلصات الجذر هذه الفرضية ، وحتى الآن تعتبر الجزيئات strigolactones المرشحة التي تفسر بشكل أفضل هذه الزيادة في نشاط الميتوكوندريا. [22]

تحرير النمو الثانوي بوساطة Auxin

لقد ثبت أن النمو الثانوي في النبات يتم تنظيمه بشكل أساسي بواسطة الهرمون النباتي أوكسين. [23] ومع ذلك ، فإن آلية إفراز الأوكسين يتم تنظيمها في نفس الوقت بواسطة الستريجولاكتون ، وبالتالي يمكن للأخير التحكم في النمو الثانوي من خلال الأكسين. [23] عند استخدامه في البراعم الطرفية للساق ، يمكن أن يمنع strigolactone التعبير عن بروتينات النقل المطلوبة لتحريك الأكسين عبر البراعم ، هذه البروتينات تسمى PIN1. [23] وبالتالي ، لم يكن مفاجئًا أنه عند تحليل المسوخات التي تعاني من نقص الستريجولاكتون ، وُجد أنها تقدم تعبيرًا مفرطًا عن بروتين PIN1 ، مما يسهل نقل الأوكسين في البراعم الطرفية. النبات لبدء النمو الثانوي والتفرع. [23] في الختام ، تعتمد النباتات في نقل الأكسين لبدء النمو الثانوي أو تثبيطه ، ولكن آلية النقل هذه تعتمد على إنتاج ستريغولاكتون ، والتي يمكن أن تنتقل بسهولة من موقع الإنتاج (الجذور) إلى البراعم النهائية للساق من خلال نسيج الخشب. [23]

تفاعل الفطريات النباتية تحرير

تلعب Strigolactones دورًا أساسيًا في تفاعل الفطريات النباتية. [24] واحدة من أولى الدراسات التي أجريت في لوتس جابونيكوس سبق أن أثبتت أن المركبات المستخرجة من الجذر كانت ضرورية لتطوير الفطريات الجذرية الشظوية التي ستؤسس علاقة تكافلية مع جذر النبات. [24] هذه النتائج نفسها كانت صحيحة بالنسبة لنباتات مختلفة مثل الذرة والذرة الرفيعة. [24] في وقت لاحق ، تم عزل المركبات المسؤولة عن تفرع الفطريات الشجرية ، وتشمل 5-deoxystrigol و strigol و sorgolactone ، وجميعهم ينتمون إلى عائلة مركبات strigolactone. [25] [24] عملية التفرع أمر بالغ الأهمية لتأسيس التعايش. [24] نظرًا لأن هذا التفرع لا يحدث إلا بعد إنبات الجراثيم والنمو الأولي للخلية ، يجب إفراز الستريجولاكتون اللازمة للإنبات من قبل النبات والوصول إلى الفطريات ، مما يعني أن الستريجولاكتونات هي أيضًا جزء من عملية التعرف عن طريق الفطريات. [24]

نظرًا لأن arbuscula mychorriza يمكن أن يشكل ارتباطات تكافلية مع غالبية كاسيات البذور والعديد من عاريات البذور ، فمن المتوقع العثور على مركبات ستريغولاكتون مختلفة موزعة في مجموعة متنوعة من النباتات. [25] لسوء الحظ ، بينما يُفترض وجود الستريجولاكتون في معظم النباتات ، فإن الدراسات التي أجريت على الستريجولاكتون وفطريات AM حتى الآن ، لم تدرس سوى مجموعة محدودة جدًا من أنواع النباتات ، ويرجع ذلك في الغالب إلى صعوبة استخلاص هذه المركبات وبسبب سهولة استخدامها تتفكك في المحلول. [25]

لا تعد Strigolactones ضرورية فقط للتعرف على النبات بواسطة الفطريات ، بل إنها مطلوبة أيضًا من خلال التعرف على الفطريات من قبل النبات. [26] آلية التعرف على الفطريات تحدث بطريقة مماثلة للتعرف على البكتيريا مثل رهيزوبيا ص. [26] في الواقع ، تم اقتراح أن آلية التعرف على البكتيريا تطورت من آلية التعرف على الفطريات ، لأن الأخيرة معروفة بأنها أكثر بدائية وقديمة. [26] تمامًا مثل استخدام البكتيريا لعوامل Nod ، تستخدم الفطريات مجموعة من الجزيئات المقومة بعامل Myc. [26] يمكن التعرف على هذه المنتجات الفطرية من قبل نباتات مختلفة وليست مصممة لتكون خاصة بالنباتات. [26] عندما يتم التعرف على عوامل Myc بواسطة جذر النبات ، فإنها تحفز التعبير عن الجينات المختلفة المشاركة في بدء الارتباط التكافلي. [26] ومع ذلك ، فإن إفراز العامل Myc بواسطة الفطريات يحدث فقط بعد تحفيزها مسبقًا بواسطة ستريجولاكتون من النبات ، مما يدل على الدور الضروري لهذه المركبات للتعرف (من الفطريات ومن النبات). [26] تم الإبلاغ أيضًا عن إنتاج Strigolactones تغيرات أخرى في الخلايا الفطرية ، مثل زيادة تركيز الكالسيوم داخل الخلايا وزيادة عديدات السكاريد الدهنية (LCOs) ، وقد ثبت أن هذا الأخير هو أحد عوامل Myc التي ينتجها الفطريات لاعتراف النبات بها. [26]

أحد الأدوار الرئيسية للفطريات الشجرية الموجودة في الارتباط التكافلي مع النباتات ، هو توفير مغذيات التربة للنباتات ، وخاصة الفوسفات. [27] وهكذا عندما ينخفض ​​الفوسفات في منطقة النضوب حقًا ، يعتمد النبات بشكل أساسي على فطريات AM لتلبية احتياجاته من الفوسفات. [27] أظهرت الدراسات التي أجريت على نباتات الطماطم أنه عندما تعاني النباتات من نقص في الفوسفات ، فإنها تنتج كمية أكبر من الستريجولاكتون ، والتي بدورها ستزيد من تفرع فطريات AM. [27] من المتوقع أن يوفر هذا النمو الزائد للفطريات الفوسفات الإضافي المطلوب للنبات ، حيث يمكن للفطريات الآن الانتشار إلى المزيد من مناطق التربة. [27] ومع ذلك ، نظرًا لأن الستريجولاكتون يحفز أيضًا إنبات النباتات الطفيلية ، فإن هذه النباتات التي تفتقر إلى الفوسفات ، تقدم أيضًا غزوًا أعلى للأنواع الطفيلية مثل ستريجا ص. [27] ثبت أن توفير الفوسفات الكافي من خلال تخصيب التربة يقلل من تكاثر هذه الطفيليات ، لأنها تتطلب ستريغولاكتون لإنباتها. [27]


الملخص

Strigolactones (SLs) عبارة عن هرمونات نباتية مشتقة من الكاروتين وجزيئات إشارات. عند إطلاقها في التربة ، تشير SLs إلى وجود مضيف للفطريات التكافلية والنباتات الطفيلية الجذرية. في بلانتا ، ينظمون العديد من العمليات التنموية التي تتكيف مع بنية النبات لتوافر المغذيات. متفرعة للغاية / المسوخ في أرابيدوبسيس، البازلاء ، والأرز مكنت من تحديد أربعة إنزيمات تخليق حيوي SL: أ رابطة الدول المستقلة/عبر- إيزوميراز كاروتين ، واثنين من ديوكسجينازات انقسام كاروتينويد ، وسيتوكروم P450 (MAX1). أظهرت فحوصات الإنزيم في المختبر وفي الجسم الحي وتحليل الطفرات أن المسار يتضمن مجموعة من التفاعلات الجديدة التي تؤدي إلى كارلاكتون ، والذي يتم تحويله بواسطة متماثل MAX1 للأرز إلى جزيء أصل SL مع جزء لاكتون ثلاثي الحلقات. في هذه المراجعة ، نركز على التخليق الحيوي لـ SL ، ووصف العوامل الهرمونية والبيئية التي تحدد هذه العملية ، ونناقش انتقال SL وإشارات المصب بالإضافة إلى دور SLs في تنظيم تطور النبات.


مناقشة

تشير عدة أسطر من الأدلة إلى أن الستريجولاكتون تلعب دورًا في تكافل ريزوبيوم البقوليات [1-6]. هنا ، أظهرنا هذا التعبير عن طن متري 27، الجين الذي يعمل في مسار التخليق الحيوي للستريغولاكتون ، يرتفع بشدة عن طريق الإشارات التي يسببها الريزوبيوم LCO. بالإضافة إلى ذلك ، وجدنا أن هذا الجين يتم التعبير عنه بالاشتراك مع MtCCD7 و MtCCD8 في براعم العقيدات وكذلك في منطقة الإصابة للعقيدات الناضجة. يشير هذا إلى وظيفة مفترضة لهذه الجينات التخليقية الحيوية للستريغولاكتون خلال عدة مراحل من تفاعل البقول والريزوبيوم.

كشفت الدراسات التي أجريت على نظير strigolactone GR24 عن تأثير معزز للعقد عند استخدامه خارجيًا [1 ، 5]. تمشيا مع هذا ، انخفاض حاد في مستويات ستريغولاكتون الذاتية بسبب الطفرات في ccd7 أو ccd8 يرتبط بانخفاض معتدل في كفاءة العقدة [2-4]. خلص فو وديفيز [2] إلى أنه على الرغم من تأثير الستريجولاكتون على بدء العقيدات ، إلا أنها ليست ضرورية. لم نتمكن من تأكيد هذه النتائج في طن متري 27 جذور ضربة قاضية RNAi من م. truncatula. لا يمكننا استبعاد ذلك في منطقتنا طن متري 27 تجارب RNAi طن متري 27 لا يتم تقليل التعبير بشكل كافٍ لإحداث مثل هذا النمط الظاهري للعقد المعتدل. بشكل بديل ، قد تكون الأنماط الظاهرية الناتجة عن وظيفة D27 المعدلة أضعف من الأنماط الظاهرية لـ ccd7 أو ccd8 المسوخ. تجد هذه الفرضية دعمًا من الدراسات التي أجريت على نبات الأرابيدوبسيس والأرز ، حيث كانت الأنماط الظاهرية المتفرعة أكثر شدة في ccd7 و ccd8 المسوخ بالمقارنة مع د 27 [21 ، 38]. بناءً على ذلك ، ووترز وآخرون. [38] تكهن على المركبات النشطة بيولوجيا المتبقية الموجودة في ATD27 المسوخ. إذا كان هذا المركب النشط بيولوجيًا المتبقي موجودًا أيضًا في م. truncatula، من الممكن أن يكون نشاطها كافياً لبدء العقيدات وتطويرها بشكل صحيح.

لا يزال من غير المعروف حاليًا كيف تعزز الستريجولاكتون بدء العقيدات. تتمثل إحدى الآليات الممكنة في تعزيز تكوين الحد الأقصى من الأكسين العقدي. تتنبأ النمذجة الرياضية بأن هذا الحد الأقصى يتم إنشاؤه على الأرجح من خلال تقليل محلي في قدرة نقل auxin في قشرة الجذر [49]. وقد لوحظت مثل هذه التخفيضات في قدرة نقل الأكسين الجذري بعد التلقيح الجذري [50 ، 51]. تظهر الطفرات التي تعاني من نقص الستريجولاكتون في نبات الأرابيدوبسيس ارتفاعًا في انتقال الأوكسين في كل من البراعم والجذور [52]. يُقترح أن تعمل الستريجولاكتون من خلال استهداف ناقلات PIN auxin-efflux على كل من التعبير الجيني ومستوى البروتين [53-57]. لذلك ، من الممكن أن يؤثر التخليق الحيوي للستريجولاكتون الناجم عن الريزوبيوم على نقل الأوكسين وبالتالي يساهم في إنشاء و / أو الحفاظ على الحد الأقصى من الأكسين أثناء تكوين العقيدات. ومع ذلك ، فمن غير المحتمل أن تكون الستريجولاكتون وحدها كافية لتقليل قدرة نقل الأوكسين عند إدراك الريزوبيوم LCOs ، حيث لا تزال الطفرات التي تعاني من نقص الستريجولاكتون تشكل عقيدات ، على الرغم من أنها أقل عددًا من النباتات البرية [2 ، 3]. ربما ، يمكن أن تعمل بشكل زائد عن الحاجة لإشارة أخرى ، على سبيل المثال السيتوكينين [51 ، 58-60] أو الفلافونويد [61].

طن متري 27 يرتفع التعبير خلال 1-2 ساعة بعد تطبيق LCO ، والذي يعد من بين أقدم الجينات المستجيبة. يخضع تنشيط النسخ هذا لسيطرة شبكة إشارات ريزوبيوم LCO ، والتي تشمل MtDMI2 و MtDMI1 و MtDMI3 / MtCCaMK و MtNSP1 و MtNSP2 وجزئيًا MtERN1. وجدنا هذا أيضًا تعبير MtCCD7 و MtCCD8 تم إحداثه بعد تطبيق LCOs ريزوبيوم. ومع ذلك ، كانت هذه الردود أقل وضوحًا عند مقارنتها بـ طن متري 27. التعبير عن MtCCD7 تأثرت بشكل طفيف فقط بتطبيق رزوبيوم LCOs ، في حين تحريض MtCCD8 كان يعتمد على نظام النمو. كشف تحليل التعبير المكاني الزماني عن ذلك في سياق تكافلي على وجه الخصوص طن متري 27 يتم التحكم بشكل صارم في التعبير بطريقة مكانية-زمانية. في ظل ظروف غير تكافلية طن متري 27 يتم التعبير عنها بشكل أساسي في شاهدة الجذر ، بينما تنشط LCOs rhizobium التعبير في بشرة الجذر. لم يتم ملاحظة مثل هذا التنظيم المكاني والزماني الواضح MtCCD7 ولا MtCCD8 لأن كلا الجينين لهما نمط تعبير أوسع بكثير في ظل ظروف غير تكافلية. لماذا طن متري 27 يخضع لرقابة صارمة في ظل ظروف تكافلية غير معروفة. التعبير عن MtCCD7 و MtCCD8 قد لا يكون مقيدًا للمعدل ، أو بدلاً من ذلك ، تحريض طن متري 27 بواسطة rhizobium قد تكون LCOs جزءًا من استجابة أولية تهيئ خلايا البشرة لعملية العدوى [6].

تشير بياناتنا إلى الدور المفترض للستريغولاكتون في العقيدات الناضجة ، مثل طن متري 27, MtCCD7 و MtCCD8 يتم التعبير عنها بشكل مشترك في منطقة العقدة الإنشائية ومنطقة العدوى البعيدة. قد يشير هذا إلى أن strigolactones تعزز عمل المرستيم و / أو العدوى الجذرية. في الآونة الأخيرة ، تبين أن طن متري 27 و MtCCD8 يتم إحداثها نسبيًا في شعر الجذر المصاب [6]. تشير بياناتنا أيضًا إلى التعبير عن طن متري 27 و MtCCD8 في الخلايا التي تحتوي على خيوط عدوى متنامية في عقدة الجذر ، مما يدعم وظيفة مفترضة لـ طن متري 27 و MtCCD8 في عملية العدوى. علاوة على ذلك ، تحريض طن متري 27 التعبير عن طريق رزوبيوم LCOs يعتمد جزئيًا على MtERN1 ، وهو عامل نسخ مطلوب لتطوير خيط العدوى [45].

طن متري 27 يتم أيضًا تنشيطه بشكل نسخي عن طريق إجهاد تجويع الفوسفات وهذا الاستقراء يعتمد على MtNSP1 و MtNSP2 [17]. درسنا التنظيم المكاني لـ طن متري 27 ردا على تجويع الفوسفات ووجدت أن نمط التعبير المكاني لم يتغير ، ولكن طن متري 27 يتم زيادة التعبير في النسيج الإنشائي الجذري والقمي. تفعيل النسخ طن متري 27 استجابة لحالة الفوسفات في البيئة يتزامن مع زيادة نضح ستريغولاكتون [29 ، 30 ، 34]. بشكل عام ، من المتوقع أن تساهم هذه الاستجابة في جذب الفطريات الفطرية التي تعزز اكتساب الفوسفات من البيئة [33 ، 36]. اختبرنا ما إذا كان تحريض طن متري 27 عن طريق تجويع الفوسفات يعتمد على مسار الإشارات المشترك وكذلك ما إذا كانت هذه الاستجابة (جزئيًا) تعتمد على MtERN1. لم يشارك أي من مكونات الإشارة في تجويع الفوسفات المستحث طن متري 27 التعبير. يشير هذا إلى أن مسارات الإشارات التي تنظم التنشيط النسخي لـ طن متري 27 بواسطة رزوبيوم LCOs ومجاعة الفوسفات تشترك فقط في NSP1 و NSP2 (الشكل 9). ومن المثير للاهتمام، طن متري 27 يتم تقليل وفرة نسخة في Mtnsp1Mtnsp2 خلفية متحولة عند مقارنتها بالنوع البري [17]. علاوة على ذلك ، وجدنا أن تحريض هذا الجين عند إجهاد الفوسفات أو إشارات LCO لا يزال يحدث في هذه الطفرات ، على الرغم من المستويات المعتدلة جدًا (الشكلان 4 هـ و 8 و). مجتمعة ، يدعم هذا الفرضية القائلة بأن MtNSP1 و MtNSP2 يعملان في مسار متوازي لتسهيل تحريض طن متري 27 بواسطة رزوبيوم LCOs وإجهاد تجويع الفوسفات ، بدلاً من أن تكون جزءًا من سلسلة الإشارات الأولية [7 ، 15] (الشكل 9).

نموذج تخطيطي يصور تحريض طن متري 27 التعبير عن طريق تجويع الفوسفات والإشارات التي يسببها الريزوبيوم LCO. تنشط LCOs Rhizobium التعبير عن طن متري 27 من خلال وحدة إشارات التعايش المشتركة التي تتكون من MtDMI1 و MtDMI2 و MtDMI3. المصب من هذه الوحدة النمطية MtERN1 مطلوب لتحريض كامل من طن متري 27. تعد وظيفة MtERN1 زائدة عن الحاجة جزئيًا ، مما يشير إلى أن MtERN1 قد تعمل بالاقتران مع أو زائدة عن الحاجة إلى منظم نسخ آخر غير معروف ، يشار إليه باسم X. وقد يكون هذا العامل غير المعروف MtERN2 ، وهو منظم نسخ مرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ MtERN1 [48]. الطريق المؤدي إلى تفعيل طن متري 27 التعبير عن طريق تجويع الفوسفات لا يزال مجهولاً. البروتينات GRAS MtNSP1 و MtNSP2 مطلوبة للتعبير عن طن متري 27 أثناء تجويع الفوسفات وبعد تطبيق الرايزوبيوم LCO. نقترح أن تعمل هذه البروتينات بالتوازي مع كلا مساري الإشارة ، كما اقترح سابقًا لسلسلة إشارات LCO [7 ، 15]

يتم حفظ وحدة التخليق الحيوي D27-CCD7-CCD8 إلى حد كبير في النباتات العليا. كما أظهرنا ذلك طن متري 27 يتم تنشيطه بشكل نسخي بطريقة مكانية-زمانية استجابة لـ Rhizobium LCOs في م. truncatula الجذور ، قد يمثل هذا الجين جينًا واسمًا ممتازًا لدراسة الإشارات التي يسببها الريزوبيوم في سياق النشوء والتطور.


نتائج

ماكس 2, د 14، و ccd7 النباتات ، ولكن لا kai2 النباتات ، تنتج المزيد من الفروع ذات السيقان التي تتراكم فيها مستويات أعلى من الأنثوسيانين

لاستكشاف دور إشارات SL و KAR في مقاومة النبات للحيوانات العاشبة المملة للساق ، قمنا أولاً بتمييز ماكس 2، المستقبلات لكل من إشارات SL و KAR ، في ن. أتينواتا. تم العثور على متجانسين من MAX2 ، NaMAX2a ، و NaMAX2b ، لتكون مترجمة إلى النواة (S1A و S1B الشكل) ، وتفاعل كلا البروتينين مع NaD في وجود GR24 (S1C الشكل). تجربة إسكات الجين الناجم عن الفيروس (VIGS) التي أسكتت بشكل مستقل المتماثلتين ، وإن كانت ضعيفة نسبيًا (مع 61٪ من MAX2a و 63٪ من MAX2b كفاءة إسكات ، على التوالي) اقترح التكرار الوظيفي للمتناظرين ، حيث لم يلاحظ النمط الظاهري المتفرّع المميز للخطوط التي تعاني من نقص SL (الشكل 1 أ و 1 ب). بالنظر إلى تفاعل كلا البروتينين مع D14 ، أنشأنا بعد ذلك خطًا معدلاً وراثيًا مستقرًا يعبر عن بنية RNAi ، كرر معكوس ماكس 2، مما أدى إلى إسكات كليهما MAX2a و MAX2b مع بنية ترادفية متكررة مقلوبة واحدة (الشكل S1D). خطان مستقلان متماثلان في الجينات المعدلة وراثيا ، ماكس 2# 1 و ماكس 2# 2 (الشكل 1 أ) ، تم اختيار كل منها يحتوي على إدخالات فردية كاملة ، كما تم التحقق منها بواسطة العديد من تحقيقات NanoString (S1E Fig). ككفاءة إسكات MAX2a / ب كانت منخفضة بشكل عام (50٪ - 70٪ كفاءة إسكات) (الشكل 1C) ، وأجريت فحوصات النمط الظاهري بالإضافة إلى مقايسات عدد الجذع / الفرع (الشكل 1 ب) لتوصيف ماكس 2 بعمق أكبر: بالإضافة إلى زيادة التفرع ، كلا الخطين ماكس 2 أظهرت النباتات استجابات ضعيفة لمعالجات GR24 و KAR في المقايسات التي تقيس استطالة hypocotyl وإنبات البذور (S1F و S1G الشكل). ثلاث مجموعات إضافية من الخطوط المعدلة وراثيا والتي تشمل المكونات الرئيسية لمسارات إشارات SL و KAR D14, CCD7، و KAI2 تم إسكات الجينات (S2A و S2B Fig) ، بواسطة RNAi (الشكل 1 أ و 1 ج). لكل بنية إسكات ، اخترنا سطرين مستقلين معدلين وراثيًا ، يحتويان على إدخال كامل واحد لبناء RNAi المتكرر المقلوب ، كما تم التحقق منه بواسطة العديد من تحقيقات NanoString (S2C - S2E الشكل) [42]. تم استخدام خط معدّل وراثيًا مع ناقل فارغ (EV) كنباتات تحكم [11]. جميع خطوط SL-insensitive (ماكس 2 و د 14) ونقص SL (ccd7) أظهرت النباتات عددًا متزايدًا من الفروع الأولية وأقصر ارتفاعًا للنبات بمقدار اثنين kai2 لم تختلف الخطوط عن محطات التحكم في هذه المعلمات (الشكل 1 أ و 1 ب). تمشيا مع حلقة ردود الفعل السلبية التي تتحكم في إنتاج SL ، ونصوص اثنين من جينات SL الحيوية ، NaCCD7 و NaCCD8، تم تنظيمها في جذور ماكس 2 و د 14 النباتات (S3A و S3B الشكل). عندما تزرع النباتات بمعدلات منخفضة من الفوسفات ، تكون مستويات (±) 2′-برنامج epi-orobanchol ، الشكل النشط من SL في ن. أتينواتا، كانت أعلى بحوالي 20 إلى 50 ضعفًا في الإفرازات الجذرية لـ د 14 و ماكس 2 نباتات (S3C-S3F Fig) على النقيض من ذلك ، كان هذا المركب غير قابل للكشف تقريبًا في إفرازات جذر ccd7 النباتات (S3F الشكل).

(أ) أنماط ظاهرية متفرعة تمثيلية لـ EV ، خطان مستقلان معدّلان وراثيًا تم فيه إسكات الجينات المستهدفة بشكل فردي: ماكس 2# 1 و ماكس 2#2, د 14# 1 و د 14#2, ccd7# 1 و ccd7#2 و kai2# 1 و kai2# 2 نباتات. شريط مقياس ، 5 سم. (ب) ارتفاع النبات وأرقام الفروع الأولية لكل نبات من النباتات المشار إليها (± SE ، ن = 12). تم حساب الفروع التي يزيد طولها عن 5 سم. (ج) إسكات كفاءة الجينات المستهدفة. وفرة نسبي من MAX2a و MAX2b في البراعم الإبطية للمركبات الكهربائية ، ماكس 2# 1 و ماكس 2# 2 نباتات D14 في البراعم الإبطية للمركبات الكهربائية ، د 14# 1 و د 14# 2 نباتات CCD7 في شتلات EV ، ccd7# 1 و ccd7# 2 نباتات KAI2a و KAI2b في أوراق EV ، kai2# 1 و kai2# 2 نباتات (± SE ، ن = 3–4) (***ص & lt 0.001 طالب ثنائي الذيل ر اختبار). يتم سرد قيم الرسوم البيانية (B) و (C) في S1 Data. ccd ، dioxygenase d14 ، dwarf 14 EV ، ناقل فارغ kai2 ، karrikin غير حساس 2 max2 ، نمو إبطي أكثر 2 n.s. ، ليس هامًا RNAi ، تدخل RNA SL ، strigolactone.

ومن المثير للاهتمام أن ينبع من ماكس 2, د 14، و ccd7 تحولت النباتات إلى اللون الأحمر في مراحل النمو اللاحقة من الإزهار (الشكل 2 أ) ، وهو نمط ظاهري لم يتم الإبلاغ عنه مسبقًا في دراسات أخرى متعلقة بـ SL. وفقًا لذلك ، كانت مستويات الأنثوسيانين أعلى بشكل ملحوظ (ضعفين) في هذه النباتات الثلاثة SL-RNAi (الشكل 2 ب). بالنظر إلى دور JAs و auxin في تنظيم تراكمات الأنثوسيانين في ن. أتينواتا [5] ، تم تحديد المستويات التأسيسية لـ JAs (JA و JA-Ile) و IAA. تمت زيادة مستويات JA و IAA بشكل ملحوظ في السيقان ماكس 2, د 14، و ccd7 النباتات ، ولكن التغيير في طيات IAA كان أكبر بشكل عام من تغير JAs (الشكل 2C). ومع ذلك ، لا لون الساق ومحتوى الأنثوسيانين ولا مستويات JA و IAA في kai2 تختلف النباتات اختلافًا كبيرًا عن تلك الموجودة في محطات التحكم في EV (الشكل 2).

(أ) الأنماط الظاهرية الجذعية التمثيلية لـ EV البالغة من العمر 75 يومًا ، ماكس 2, د 14, ccd7، و kai2 النباتات. (ب) مستويات الأنثوسيانين النسبية في بشرة سيقان النباتات المشار إليها (± SE ، ن = 8). (C) مستويات JA و JA-Ile و IAA في سيقان النباتات المشار إليها (± SE ، ن = 6) (*ص & lt 0.05 **ص & lt 0.01 ***ص & lt 0.001 طالب ثنائي الذيل ر اختبار). يتم سرد قيم الرسوم البيانية (B) و (C) في S1 Data.ccd ، dioxygenase d14 ، dwarf 14 EV ، ناقل فارغ IAA ، indole-3-acetic acid JA ، jasmonate JA-Ile ، jasmonic acid-isoleucine kai2 ، karrikin insensitive 2 max2 ، المزيد من النمو الإبطي 2 n.s. ليس كبيرا.

ماكس 2, د 14، و ccd7 النباتات ، ولكن لا kai2 النباتات ، أكثر عرضة ليرقات السوسة المملة للساق ، تي. الغشاء المخاطي

اقترحت محتويات الأنثوسيانين الأكبر في السيقان ومستويات JA الأعلى لنباتات SL-RNAi تعديلات في دفاع النبات في هذه السلالات [1،43]. لاستكشاف هذا الاستنتاج ، قمنا بالتحقيق في دور إشارات SL في الدفاع عن الحيوانات العاشبة مع العاشبة ذات الصلة بيئيًا ، يرقات حديثي الولادة في ن. أتينواتا متخصص تي. الغشاء المخاطي سوسة التي تدخل RSJ من ن. أتينواتا نباتات تتغذى على لب السيقان (الشكل 3 أ) وتنتج تراكمات الأنثوسيانين في طبقات البشرة في RSJ والسيقان (الشكل 3 ب). أجرينا فحوصات أداء اليرقات بطريقة مميزة سابقًا [11]: لتقليد الطريقة تي. الغشاء المخاطي مهاجمة النباتات في الطبيعة ، تم تلقيح البيض الذي تم جمعه حديثًا في أعناق أوراق الورد ، مواقع البيض الطبيعية في تي. الغشاء المخاطي الكبار. ثم تحفر يرقات الولدان من خلال الأعناق في لب من RSJ ، حيث تتغذى داخليًا داخل السيقان. في 2 أو 3 أسابيع بعد التلقيح (wpi) ، عندما تكون اليرقات في السيقان البرية (WT) عادة في المرحلة قبل الأخيرة [44] ، تم فتح السيقان بعناية ، وتم استرجاع اليرقات ، وتم تحديد الكتلة الحيوية لليرقات. للتحقيق أولاً في الدور المباشر لـ JAs في الدفاع ضد تي. الغشاء المخاطي، خط معدّل وراثيًا ناقص في إشارات JA ، ناتج عن إسكات جين JA التخليقي الحيوي ، ألين أكسيد انزيم (aoc) النباتات [45] ، لفحص أداء اليرقات. على عكس مصانع السيارات الكهربائية ، aoc لم تظهر النباتات أي نمط ظاهري للساق الأحمر بعد ذلك تي. الغشاء المخاطي الهجوم (الشكل 3 ب) ، وكان أداء اليرقات أفضل بكثير في aoc النباتات (الشكل 3 ج) ، مما يشير إلى أن JA ينظم بشكل إيجابي تراكم الأنثوسيانين والدفاع ضده تي. الغشاء المخاطي الهجوم ، كما ورد سابقًا [11].

(أ) رسم تخطيطي ل تي. م.مصنع مهاجم. تم وضع علامة على اللب الجذعي وجزء RSJ المستخدم في هذه الدراسة. (ب) صور تمثيلية لـ EV ، ماكس 2، و aoc النباتات بعد 3 أسابيع من تي. م. حدث تصبغ أحمر على طول السيقان بعد الهجوم أو في ماكس 2 النباتات بغض النظر عن الهجوم كما هو مبين بالسهام الحمراء. (ج) الكتلة الحيوية تي. م. يرقات بعد مهاجمة EV و aoc نباتات لمدة أسبوعين (ن = 8-15). (د) صور الممثل تي. م. يرقات بعد مهاجمة EV ، ماكس 2# 1 و ماكس 2# 2 نباتات لمدة أسبوعين والكتلة الحيوية من تي. م. يرقات بعد مهاجمة EV ، ماكس 2# 1 و ماكس 2# 2 نباتات لمدة أسبوعين (ن = 15). التحليل الحركي لـ تي. م. تراكمات الكتلة الحيوية لليرقات بعد 1 و 2 و 3 wpi (ن = 10-18). شريط مقياس ، 2 مم. (ه) الكتلة الحيوية تي. م. يرقات بعد مهاجمة EV ، د 14# 1 و د 14# 2 نباتات لمدة أسبوعين (ن = 16). (F) الصور التمثيلية والكتلة الحيوية لـ تي. م. يرقات بعد مهاجمة EV ، ccd7# 1 و ccd7# 2 نباتات لمدة أسبوعين (ن = 20). (ز) الكتلة الحيوية تي. م. يرقات بعد مهاجمة EV ، kai2# 1 و kai2# 2 نباتات لمدة 3 أسابيع (ن = 20). (ح) وفرة نسبي من BRC1a و CCD8 في جذع نباتات EV بدون (تحكم) أو مع تي. م. هجوم (تي. م.) لمدة أسبوعين (± SE ، ن = 4). مستويات (±) -2′-برنامج epi- الأوروبانشول في الجذور مع العلاجات المشار إليها (± SE ، ن = 8). (I) مستويات JA و JA-Ile في أجزاء من EV و ماكس 2 نباتات بدون أو مع تي. م. هجوم لمدة 3 أسابيع (± SE ، ن = 6-10). (J) مستويات JA و JA-Ile و IAA في أجزاء من EV ، ماكس 2، و ccd7 النباتات مع تي. م. هجوم لمدة أسبوعين (± SE ، ن = 6-10) (الطالب ذو الذيلين ر اختبار). يتم سرد قيم الرسوم البيانية (C – J) في بيانات S1. aoc ، allene oxide cyclase BRC1 ، المتفرعة 1 ، ccd ، انقسام كاروتينويد dioxygenase d14 ، dwarf14 EV ، ناقل فارغ IAA ، indole-3-acetic acid JA ، jasmonate JA-Ile ، jasmonate JA-Ile ، jasmonic acid-isoleucine kai2 ، karrikin insensary 2 max2 ، more axillary نمو 2 نانوثانية ليس مهم RSJ ، تقاطع الجذر- تبادل لاطلاق النار تي. م., تي. الغشاء المخاطي wpi ، أسابيع بعد تلقيح.

لتقييم دور MAX2 في الدفاع ضد تي. الغشاء المخاطي، قمنا بقياس نمو وتوقيت التحولات الطورية لتغذية اليرقات في السيقان ماكس 2 النباتات. كانت اليرقات أكبر بشكل ملحوظ عندما تتغذى ماكس 2 (# 1 و # 2) نباتات من نباتات EV (الشكل ثلاثي الأبعاد). بالإضافة إلى، تي. الغشاء المخاطي أداء اليرقات باستمرار أفضل في ماكس 2# 2 نباتات أكثر من نباتات EV بغض النظر عن فترة التغذية (حوالي 1-3 نقطة في البوصة) (الشكل ثلاثي الأبعاد ، S4A الشكل) ، مما يدل على وجود اختلافات تأسيسية (وليس مستحثة) بين EV و ماكس 2 مقاومة النباتات العاشبة. بعد الإصابة بالحشرات ، يتم استخدام كل من EV و ماكس 2 لم تظهر أي اختلافات في قطر الساق ، ارتفاع النبات ، وعدد الفروع الأولية مقارنة بالنباتات غير المصابة (الشكل S4B). هذه النتائج ، المتسقة مع الملاحظات الميدانية [44] ، توحي بذلك تي. الغشاء المخاطي الهجوم لا يغير شكليًا هياكل النبات. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على اليرقات أيضًا بشكل متكرر (حوالي 80 ٪) تتغذى على اللب ماكس 2 ينبع في مقايسات اختيار اليرقات (S4C الشكل). بالنظر إلى مشاركة MAX2 في كل من مسارات إشارات SL و KAR ، د 14, ccd7، و kai2 بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام النباتات في فحوصات التغذية لتشريح تأثيرات إشارات SL و KAR بشكل أكثر دقة على مقاومة الحيوانات العاشبة. تتغذى اليرقات في سيقان كليهما د 14 و ccd7 كانت النباتات أثقل من تلك التي تتغذى في سيقان نباتات EV (الشكل 3E و 3F) ، مما يدل على أن إشارات SL مرتبطة بشكل إيجابي بأداء اليرقات. ومع ذلك ، فإن أداء اليرقات تتغذى في EV أو kai2 لم تختلف النباتات بشكل كبير (الشكل 3G) ، مما يشير إلى أن إشارات KAR لا تشارك في الاستجابات الدفاعية ضد تي. الغشاء المخاطي.

حددنا الاستجابات الهرمونية النباتية بوساطة SL ل تي. الغشاء المخاطي الهجوم والتغييرات في جينات مراسل SL ومستويات SL في نباتات EV. استجابة لتغذية اليرقات ، وفرة نسخ BRC1a و CCD8 تم تخفيضها بشكل ملحوظ إلى حوالي 25٪ من تلك الموجودة في محطات EV غير المهاجمة ، ومستويات (±) -2′-برنامج epi- انخفض الأوروبانشول في الجذور بنسبة 50٪ بعد الهجوم (الشكل 3H) مما يشير إلى ذلك تي. الغشاء المخاطي يؤدي الهجوم إلى التنظيم المنخفض لاستجابات SL. تم رفع محتويات JA بشكل كبير بطريقة تعتمد على AOC تي. الغشاء المخاطي هجوم (الشكل 3I). بالإضافة إلى الردود التأسيسية من IAA و JAs ماكس 2 النباتات (الشكل 2C) ، محفزات JA (بدلاً من JA-Ile) ومستويات IAA في سيقان ماكس 2 و ccd7 النباتات ردا على تي. الغشاء المخاطي كانت التغذية أيضًا أعلى باستمرار من تلك الموجودة في نباتات EV (الشكل 3J).

لإلقاء الضوء بشكل شامل على الآليات المسؤولة عن المقاومة المخففة للنباتات غير الحساسة لـ SL لـ تي. الغشاء المخاطي، أجرينا اختبار ميكروأري لمقارنة التغييرات النسخية التأسيسية في لبّ RSJs لـ EV و ماكس 2 النباتات. تم تجميع تحليل المقياس متعدد الأبعاد (MDS) ماكس 2# 1 و ماكس 2# 2 معًا وفصلهم بوضوح عن عينات EV (الشكل S5A). تضمنت الجينات المعبر عنها تفاضليًا (DEGs) 1160 من DEGs المنظمة و 435 DEGs الخاضعة للتنظيم (| log2FC | ≥ 1 ، معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) 0.05) (S5B و S5C الشكل) ، وتم استخدام هذه أيضًا لحساب التخصيب من مصطلحات علم الوجود الجيني (GO). تم إثراء شروط GO بدرجة عالية في العمليات المرتبطة بتنظيم تطوير النسيج الإنشائي ، والإشارات ، والتمثيل الغذائي للهرمونات ، والنقل. من بين هؤلاء ، تم الإبلاغ سابقًا عن استقلاب فينيل بروبانويد ، والاستجابة للجرح ، ونقل الأوكسين والاستجابة له في الدفاع عن النبات (الشكل S5D) [2،5]. باستمرار ، مستويات النسخ من الجينات المرتبطة بالجرح NaOPR2a, NaOPR2b، و مقاومة حمض الياسمين 4 (NaJAR4) والجينات المرتبطة بـ auxin NaPIN7, NaPIN6, NaPIN1, يوكا 6 (NaYUC6)، و مقاومة الأكسين 1 (NaAUX1) تم تنظيمها في ماكس 2 عينات (S5E الشكل). لوحظت التغييرات في هذه الجينات باستمرار في RSJs من د 14 و ccd7 النباتات ، ولكن ليس في تلك من kai2 النباتات (S5F الشكل). لتلخيص ، نباتات SL-RNAi أكثر عرضة للإصابة تي. الغشاء المخاطي الهجوم وعرض استجابات JAs و IAA المضخمة في كل من طبقات النسخ والأيض ، بغض النظر عن هجوم الحيوانات العاشبة. نظرًا للمعرفة الشائعة بأن دفاعات النبات يتم تنظيمها بشكل إيجابي من خلال إشارات JA ، كان هذا الانفصال الظاهري مثيرًا للاهتمام بشكل خاص.

كشف التنميط الأيضي غير المستهدف عن تغييرات في قطاعات معينة من التمثيل الغذائي المتخصص في RSJs ماكس 2 النباتات

الانفصال الواضح بين مستويات JA / JA-Ile المرتفعة الملحوظة والقابلية الأكبر لهجوم الحيوانات العاشبة في ماكس 2, د 14، و ccd7 أدت النباتات إلى التنبؤ بأن قطاعات معينة من التمثيل الغذائي للدفاع في نباتات SL-RNAi لم يتم تنظيمها بشكل أساسي بواسطة إشارات JA. لفهم الأساس الأيضي الأساسي للمقاومة بشكل أفضل تي. الغشاء المخاطي هجوم ، دفعتين من عينات RSJ من EV ، ماكس 2#1, ماكس 2#2 و aoc تم تحليل النباتات (41 في المجموع) عن طريق التنميط الأيضي غير المستهدف باستخدام اللوني السائل (LC) إلى جانب قياس الطيف الكتلي الرباعي لوقت الرحلة (qTOF-MS). نتج عن هذا التحليل مصفوفة بيانات متسلسلة تتكون من 5975 معلمًا جماعيًا (م / ض الإشارات المكتشفة في أوقات استبقاء معينة). فصل تحليل المكونات الرئيسية الخاضع للإشراف باستخدام التحليل التمييزي للمربعات الصغرى الجزئية (PLS-DA) بوضوح ماكس 2 العينات ، التي تم تجميعها جيدًا معًا (الشكل 4 أ). لكل دفعة طالب ر تم إجراء اختبارات مع تصحيحات Benjamin-Hochberg بين المقارنات مع عينات EV. حدد هذا التحليل 226 سمة جماعية منظمة و 309 خاضعة للتنظيم السفلي ، والتي تم استخدامها أيضًا لتحليلات التعايش مع متطلبات الأهمية التالية: | log2FC | & gt 0.58 ، FDR & lt 0.05 (الشكل 4 ب ، جدول S1).

(أ) PLS-DA من مستقلبات EV ، aoc، و ماكس 2 النباتات في تجربتين مستقلتين (الدفعة 1 و 2). (ب) عدد الميزات الخاضعة للتنظيم الأعلى والمنظمة بشكل إجمالي بعد التصفية الإحصائية. (C) مؤامرة TOM لتصور نتيجة التعايش بواسطة WGCNA. (D و E) تم حساب الشبكات الفرعية المستخرجة التي تصورها Cytoscape (اللوحات اليسرى) والارتباطات مع محتويات JA مع كل شبكة فرعية على أنها PCC و ص القيم. تعرض المخططات الشريطية المركبات التمثيلية من كل شبكة فرعية عبر جميع العينات من دفعتين (رمادي غامق: الدفعة الأولى أرجوانية: الدفعة الثانية). يتم سرد قيم الرسوم البيانية (D) و (E) في جدول S1. aoc ، أكسيد الألين cyclase CP ، ن′ -caffeoylputrescine DCS ، ن′, ن"-Decaffeospermidine EV ، ناقل فارغ JA ، jasmonate JDC ، مجموعة JA المعتمدة على JIC ، مجموعة مستقلة عن JA max2 ، نمو إبطي أكثر 2 PCC ، معامل ارتباط Pearson PLS-DA ، تحليل تمييزي للمربعات الصغرى RSJ ، تقاطع الجذر- تبادل لاطلاق النار TOM ، الطوبولوجي مصفوفة التداخل WGCNA ، تحليل شبكة الارتباط الموزون.

تم استخدام خط أنابيب تعاوني مطور جيدًا ، تحليل شبكة الارتباط الموزون (WGCNA) [46] ، وتم الحصول على ست وحدات (الطاقة = 10) (الشكل 4 ج). عينات من RSJs من aoc تم استخدام النباتات لتحديد الشبكات الفرعية المستقلة / المستقلة JA / JA-Ile. بناءً على ذلك ، تم إنشاء شبكات التعايش (مصفوفة التداخل الطوبولوجي [TOM] & gt 0.3) (الشكل 4D و 4E و S6 الشكل) ، والمجموعات المستقلة عن JA (JICs) / المجموعات المعتمدة على JA (JDCs) تم تحديدها اعتمادًا على ما إذا كانت الشبكات الفرعية كانت مرتبطة بشكل كبير بمحتويات JA / JA-Ile للعينات. كما هو مبين في S6 الشكل ، اتم تجميع سكريات الأسيل بشكل جيد في الوحدة الزرقاء وترتبط بإحكام بنمط إثراء مماثل عبر جميع المجموعات ، مما يكشف عن متانة إنشاء الشبكة. ومع ذلك ، في هذه الشبكة الفرعية الكبيرة ، ترتبط أنماط التعبير المتغيرة بمحتويات JA / JA-Ile. في المجموعة JIC # 1 ، تنخفض جميع الميزات باستمرار في ماكس 2 و aoc مجموعات بغض النظر عن محتويات JA / JA-Ile (ص = 0.156) (الشكل 4 د). ومن المثير للاهتمام ، أنه في مجموعة JIC رقم 1 المشروحة على شكل قلويدات ، وجدنا أن مستويات النيكوتين تنخفض بشكل كبير في ماكس 2 و aoc عينات (الشكل 4 د). من ناحية أخرى ، وجدنا مركبات ذات ارتباطات سلبية كبيرة مع محتويات JA / JA-Ile في مجموعات غير معروفة JDC # 1 (PCC = −0.41 ، ص = 0.021) (S6B الشكل) و JDC # 2 (PCC = −0.76 ، ص & lt 0.0001) (S6C Fig) والمركبات ذات الارتباطات الإيجابية مع محتويات JA / JA-Ile في JDC # 3 (PCC = 0.70 ، ص & lt 0.0001) (الشكل 4E) ، والتي كانت مأهولة بشكل رئيسي بهياكل الفينولاميد المعروفة. بعد هذه التحليلات ، تم التقاط الميزات المرتبطة في أكبر شبكة فرعية من JIC # 1 و JDC # 3 لمزيد من التحليل.

ترتبط زيادة تراكمات الفينولاميد في SL-RNAi RSJ بشكل إيجابي بإشارات JA

تمت زيادة مستويات الفينولاميدات الموجودة في المجموعة JDC # 3 في RSJs من ماكس 2 النباتات ، وهو ما يتوافق مع وجود تخصيب GO مهم في جينات التخليق الحيوي فينيل بروبانويد (S5D الشكل). الأهم من ذلك ، المركبات المميزة للفينولاميدات ، ن′ -caffeoylputrescine (CP) و ن′, ن"- ديكافوسبيرميدين (DCS) ، تمت زيادته أيضًا في ccd7 و د 14 النباتات ، ولكن ليس في kai2 نباتات (الشكل 5 أ). نظرًا لأنه من المعروف أن الفينولاميدات تلعب أدوارًا أساسية في الدفاع ضد تغذية الأوراق للحيوانات العاشبة lepidopteran [12،13،47] ، فقد أجرينا تي. الغشاء المخاطي اختبار أداء اليرقات باستخدام خط معدّل وراثيًا تم إسكاته في بروتين ماي بي دومين 8 (MYB8) التعبير ، وهو عامل نسخ رئيسي ينظم التخليق الحيوي للفينولاميد في ن. أتينواتا [13] ، لتوضيح ما إذا كانت زيادة CP و DCS في لب نباتات SL-RNAi تساهم في تغيير المقاومة ضد السوسة المملة للساق. ومع ذلك ، على الرغم من أن مستويات CP و DCS كانت أقل بكثير في RSJs من myb8 نباتات (الشكل 5 ب) ، أداء اليرقات في ميبي 8 كانت النباتات مماثلة لتلك الموجودة في مصانع EV (الشكل 5C). تشير هذه النتائج إلى أن الفينولاميدات لا تعمل كدفاع ضدها تي. الغشاء المخاطي يرقات.

(أ) المحتويات النسبية للفينولاميدات مثل CP و DCS في RSJs للنباتات المشار إليها (± SE ، ن = 6). (ب) المحتويات النسبية لـ CP و DCS في RSJs لـ EV و myb8 النباتات بعد الهجوم. (ج) الكتلة الحيوية تي. م. يرقات بعد مهاجمة EV و myb8 نباتات لمدة أسبوعين (ن = 15). (د) وفرة نسبي من MYB8 و DH29 في RSJ من EV و aoc نباتات (± SE ، ن = 4). (هـ) المحتويات النسبية لـ CP و DCS في لب EV و aoc نباتات بدون (تحكم) أو مع تي. م. هجوم لمدة أسبوعين. (و) وفرة نسبي من MYB8 و DH29 في RSJs من النباتات المشار إليها (± SE ، ن = 4). (G) المحتوى النسبي لـ CP و DCS في لب EV و ماكس 2# 2 نباتات بدون (تحكم) أو مع تي. م. هجوم لمدة أسبوعين (± SE ، ن = 6–10) (*ص & lt 0.05 **ص & lt 0.01 ***ص & lt 0.001 طالب ثنائي الذيل ر اختبار). يتم سرد قيم الرسوم البيانية (A-G) في S1 Data. aoc ، cyclase أكسيد ألين ccd ، انقسام كاروتينويد dioxygenase CP ، ن′ -caffeoylputrescine d14 ، dwarf14 DCS ، ن′, ن"- ديكافوسبيرميدين DH29, أسيلترانسفيرس DH29 EV ، ناقل فارغ JA ، jasmonate kai2 ، karrikin غير حساس 2 max2 ، نمو إبطي أكثر 2 n.s. ، RNAi غير مهم ، تداخل RNA RSJ ، تقاطع الجذر- تبادل لاطلاق النار SL ، strigolactone تي. م., تي. الغشاء المخاطي.

تمشيا مع النتائج السابقة في الأوراق [47] ، وفرة نسخ من الجينات الرئيسية في التخليق الحيوي الفينولاميد ، بما في ذلك MYB8 و أسيل ترانسفيراز DH29 (DH29) ، كانت أقل بشكل كبير في لب aoc النباتات (الشكل 5 د) والزيادات في مستويات CP و DCS بعد ذلك تي. الغشاء المخاطي كانت تفتقر تمامًا للهجوم aoc (الشكل 5E) ، مما يشير إلى أن انخفاض مستويات JA / JA-Ile يقلل من إنتاج الفينولاميدات عن طريق تقليل تنظيم التعبير عن MYB8 و DH29 الجينات. في SL- غير حساس ونقص SL ماكس 2, د 14، و ccd7 السطور ، وفرة نص MYB8 و DH29 تم تنظيمها في اللب (الشكل 5F). كانت مستويات CP و DCS أعلى أيضًا في لب ماكس 2 مقارنة مع تلك الخاصة بمصانع EV بعد ذلك تي. الغشاء المخاطي هجوم (الشكل 5G). مجتمعة ، قد تكون مستويات JA المرتفعة مسؤولة عن الزيادات في الفينولاميدات عبر التنظيم الأعلى MYB8 و DH29 في خطوط SL-RNAi ، سمح لنا هذا الاستنتاج بفك تشابك الحديث المتقاطع المحتمل بين مسارات إشارات SL و JA من خلال عبور خطوط RNAi المختلفة التي استهدفت الجينات الرئيسية في مسارات الإشارة هذه.

يتم تنظيم تراكمات الفينولاميد والأنثوسيانين عن طريق إشارات SL عبر إشارات JA

كما هو مبين في التين. 2 و 5 ، أنثوسيانين ، فينولاميدات ، و JAs تتراكم جميعها في سيقان نباتات SL-RNAi ، بينما في aoc النباتات ، ترتبط مستويات JA المنخفضة للغاية بمستويات منخفضة من الأنثوسيانين والفينولاميد (الشكل 3 ب ، الشكل 5E). لمزيد من دراسة هذا التفاعل لإشارات JA-SL ، تم تصميم مجموعة من التهجين الجيني. د 14 و ماكس 2 تم عبور النباتات ذات المستويات العالية من JA مع نقص JA aoc مصنع. قمنا بتحديد مستويات الأنثوسيانين والفينولاميد في جميع التهجينات. مستويات الأنثوسيانين في سيقان EV ×د 14 و EV ×ماكس 2 كانت النباتات أعلى بكثير من تلك الموجودة في aoc×د 14 و aoc×ماكس 2 ، نتيجة تتوافق مع مستويات JA الأعلى في كل من EV ×د 14 و EV ×ماكس 2 النباتات (الشكل 6 أ و 6 ب) ويظهر بوضوح أن إشارات JA تعمل في اتجاه مجرى SLs لتنظيم تراكمات الأنثوسيانين والفينولاميد. والجدير بالذكر ، على الرغم من أن الزيادات في مستويات الأنثوسيانين في د 14 و ماكس 2 تم تخفيف السيقان في تقاطعات مع aoc النباتات ومستويات الأنثوسيانين فيها aoc×د 14 و aoc×ماكس 2 كانت السيقان لا تزال أعلى بكثير من تلك الموجودة في EV ×aoc ينبع (الشكل 6 أ و 6 ب) ، مما يشير إلى أن عامل إضافي آخر ينظم تراكمات الأنثوسيانين. من المعروف أن أوكسين ينظم مستويات الأنثوسيانين في ن. أتينواتا [5] ويحدث بتركيزات أعلى في سيقان نباتات SL-RNAi ، استنتجنا أن الأوكسين سوف يساهم بشكل إيجابي في تراكمات الأنثوسيانين في سيقان SL-RNAi. على عكس النتائج التي يُرجح أن كل من JA و IAA ينظمان تراكم الأنثوسيانين ، ينظم SL إنتاج الفينولاميد بشكل أساسي من خلال إشارات JA ، حيث كانت محتويات الفينولاميد غير قابلة للكشف تقريبًا في EV ×aoc, aoc×د 14، و aoc×ماكس 2 في حين زادت مستويات الفينولاميدات بشكل كبير في EV ×د 14 و EV ×ماكس 2 بعد قطع تي. الغشاء المخاطي هجوم (الشكل 6 ج). مجتمعة ، من خلال عبور نباتات SL- و JA-RNAi ، قمنا بتشريح العواقب الوظيفية لمستويات JA المتراكمة في النباتات غير الحساسة لـ SL للكشف عن أن تركيزات الأنثوسيانين والفينولاميدات في سيقان النباتات غير الحساسة لـ SL تزداد بطريقة تعتمد على JA . حفزت هذه البصيرة على استكشاف أعمق للآلية الجزيئية المشاركة في هذا الحديث المتبادل.

(أ) صور تمثيلية لسيقان EV ، EV ×د 14#1, aoc×د 14# 1 ، قيمة التعريض ×ماكس 2#2 و aoc×ماكس 2# 2 نباتات. (ب) مستويات الأنثوسيانين النسبية في بشرة سيقان النباتات المشار إليها (ن = 8). (ج) المحتويات النسبية لـ CP و DCS في لب ساق النباتات المشار إليها بعد أسبوعين من تي. الغشاء المخاطي هجوم (ن = 8) (ذو الذيل للطالب ر اختبار). يتم سرد قيم الرسوم البيانية (B) و (C) في S1 Data. aoc ، أكسيد الألين cyclase CP ، ن′ -caffeoylputrescine d14 ، قزم 14 DCS ، ن′, ن"-Decaffeospermidine EV ، ناقل فارغ بحد أقصى 2 ، نمو إبطي أكثر 2 JA ، jasmonate SL ، strigolactone.

تفاعل إشارات SL و JA من خلال تفاعلات SMXL6 / 7-JAZ

استنادًا إلى نتائج العبور ، استنتجنا أن SL يضبط استجابات مسار إشارات JA من خلال آلية غير معروفة لتنظيم إنتاج الأنثوسيانين والفينولاميد من خلال COI1 / JAZ وعوامل النسخ مثل MYB8 (الشكل 7 أ). بالنظر إلى أن التفاعل المباشر بين JAZs مع بروتينات DELLA يساهم في الحديث المتبادل بين إشارات JA و GA [48] ، افترضنا أن التفاعلات الفيزيائية بين مثبطات إشارات SL و JA يمكن أن تفسر التفاعل بين إشارات SL و JA (الشكل 7A ). بعد الانفجار ن. أتينواتا البحث في الجينوم مع التسلسلات المنشورة لكامعات MAX2 ، SMXL6 / 7/8 from أرابيدوبسيس، تم تحديد اثنين من أخصائيي تقويم العظام (NaSMXL6 و NaSMXL7) (الشكل 7B و S7A الشكل). تم ترجمة NaSMXLs إلى النواة ووجد أنها تتفاعل مباشرة مع NaD14 في وجود نظير SL الاصطناعي راك-GR24 (5 ميكرومتر) (الشكل 7C و 7 D ، S7B و S7C الشكل).

(أ) رسم تخطيطي لإشارات JA المتضخمة الناتجة عن إشارات SL المبطنة التي تؤدي إلى تراكمات الأنثوسيانين والفينولاميدات. (ب) تحليل النشوء والتطور NaSMXL عائلة الجينات من ن. أتينواتا. (C) التفاعلات بين بروتينات NaSMXL6 / 7 و NaD14 في وجود راك-GR24 بواسطة مقايسات Y2H. تم تحويل GAL4 DNA-BD-D14 و AD-SMXL6 / 7 إلى خميرة. نمت المحولات على QDO (SD − Ade / −His / Leu / −Trp). (د) تفاعلات NaSMXL6 / 7 و NaD14 في وجود 20 ميكرومتر راك-GR24 عن طريق المقايسات المنسدلة. تم التعبير عن NaSMXL6 / 7-YFP بشكل عابر بتنسيق ن. بنتاميانا أوراق. تم استخدام GST-D14 المنقى. يتم عرض مدخلات GST-D14 في اللوحة الثانية. (E) التفاعل بين بروتينات NaSMXL6 / 7 و NaJAZs بواسطة مقايسات Y2H. تم تحويل GAL4 DNA-BD-SMXL6 / 7 و AD-JAZs إلى خميرة. نمت المحولات على QDO (SD Ade / −His / Leu / Trp مع 40 ميكروغرام / مل X-α-gal). (و) وفرة نسبي من SMXL6, SMXL7، وتلك جاز التي تشفر بروتينات JAZ التي تتفاعل مع SMXL في أنسجة مختلفة. تم تحليل مستويات التعبير من بيانات ميكروأري. (G) تفاعلات SMXL6 / 7-YFP و MYC-JAZb بواسطة Co-IP في الجسم الحي. (ح) تدهور JAZb في EV و ماكس 2 (# 1 ، # 2) بروتينات خام. تم تحضين طهارة His-JAZb في EV أو ماكس 2 البروتينات الخام المستخرجة من لب الساق للأوقات المحددة. تم اكتشاف His-JAZb بواسطة Anti-His. يمثل تلطيخ مصرف البحرين المركزي مستويات تحميل البروتين. (I-J) تدهور JAZb في EV ، د 14# 1 ، أو kai2# 1 بروتينات خام بنفس الحالة المذكورة في (H). (K) تداخل SMXL6 / 7 عند تفاعل JAZb و MYC2a / b بواسطة مقايسة Y3H. تم إحداث تعبير SMXL6 / 7 تدريجيًا عن طريق إضافة كميات متناقصة من Met. نمت المحولات على QDO (SD − Leu / −His / Trp / Met مع 40 ميكروغرام / مل X-α-gal). يتم سرد الصور الأولية للبقع في S1 Raw Images. AD ، مجال التنشيط ANT ، anther BD ، مجال الربط CBB ، Coomassie Brilliant Blue COI1 ، الكوروناتين غير حساس 1 Co-IP ، التساقط المناعي المشترك COL ، كورولا أواخر d14 ، قزم 14 EV ، ناقل فارغ FLB ، برعم زهرة GST ، الجلوتاثيون S-ترانسفيراز JA، jasmonate JAR4 / 6، JASMONIC ACID RESISTANT 4/6 JAZ، JASMONATE ZIM-DOMAIN kai2، karrikin insensitive 2 LDOX, ثنائي أكسيد ليوكوانثوسيانيدين LEA ، ورقة LT ، Leu و Trp LTHA ، Leu ، Trp ، His ، و Ade max2 ، نمو إبطي أكثر 2 Met ، methionine MYB8 ، MYB DOMAIN PROTEIN 8 OFL ، زهرة الافتتاح OVA ، المبيض PED ، pedicel QDO ، متوسط ​​التسرب الرباعي ROT ، الجذر SD ، متوسط ​​التركيز الاصطناعي SED ، البذور SL ، strigolactone SMXL ، القامع لـ max2-like STE ، الجذعية STI ، وصمة العار Y2H ، الخميرة ثنائية الهجين Y3H ، الخميرة ثلاثية الهجين YFP ، البروتين الفلوري الأصفر.

لاختبار ما إذا كانت مثبطات SL ، NaSMXLs ، تتفاعل مع مثبطات JA ، NaJAZs ، أجرينا اختبارات الخميرة ثنائية الهجين (Y2H). أشارت النتائج إلى أن كلا من SMXL6 و SMXL7 تفاعلا مع JAZa و JAZb و JAZd و JAZj و JAZl ، بينما تفاعل JAZe فقط مع SMXL7 (الشكل 7E). تم إجراء تحليل Coexpression باستخدام بيانات RNA-seq عبر الأنسجة المختلفة [49] لتحديد الأنماط بين الجينات ، بما في ذلك SMXLs و JAZs (a / b / d / j / l / e). تم العثور على SMXL7 الوفير في الجذع متعايشًا بشكل كبير مع JAZb (الشكل 7F) ، وتم استخدام JAZb لمزيد من الدراسات. أكدنا أيضًا على تفاعل SMXL6 / 7 و JAZb في الجسم الحي باستخدام مقايسات الترسيب المناعي المشترك (Co-IP). تفاعل MYC-JAZb جسديًا مع SMXL6 / 7-YFP عند التعبير عنه بشكل عابر بتنسيق ن. بنتاميانا أوراق (الشكل 7G).

في ماكس 2 نباتات ، وجد أن بروتين SMXL6 يتراكم إلى مستويات أعلى مما هو عليه في نباتات EV ، كما هو محدد بواسطة اللطخات المناعية مع مضاد SMXL6 (S7D الشكل). وفقًا لآليات التحلل الموضحة في أرابيدوبسيس والأرز [26،50] ، تم التنبؤ بتراكم أكبر من SMXL7 ، بسبب نقص الأجسام المضادة ضد SMXL7 ، لم يتم تحديد ذلك. لتحديد ما إذا كانت التراكمات الأكبر من بروتينات SMXL6 / 7 في ماكس 2 تؤثر النباتات على تحلل JAZb ، أجرينا فحصًا للتحلل في المختبر عن طريق إضافة مادة His-JAZb المؤتلفة إلى البروتين الخام المستخرج من لبّ EV أو ماكس 2 النباتات وقياس التحلل الكمي لـ JAZb بعد الحضانة للنقاط الزمنية المحددة. انحدرت His-JAZb بسرعة أكبر في ماكس 2 البروتين الخام بالنسبة لتلك الموجودة في EV (الشكل 7H). كما ورد في الأرز ، وجد أن المزيد من بروتين D53 يتراكم في كليهما د 14 و ماكس 2 النباتات [50] وبالتالي ، أجرينا فحوصات التحلل باستخدام د 14 بروتين خام. كما هو متوقع ، تدهورت JAZb بسرعة أكبر في د 14 مستخلصات البروتين الخام (الشكل 7I). بسبب العلاقات النشوء والتطور الوثيقة بين D14 و KAI2 ، kai2 تم تضمين الخطوط أيضًا في اختبارات ثبات مجمع His-JAZb. نمط تدهور His-JAZb في kai2 تم العثور على مستخلصات البروتين الخام لتكون مماثلة لتدهورها في مستخلصات البروتين الخام EV (الشكل 7J). على عكس التدهور السريع لـ JAZb عند التفاعل مع SMXL6 / 7 ، فإن His-JAZk ، أحد JAZs الذي لا يتفاعل مع SMXL6 / 7 في مقايسات Y2H ، تدهور بمعدل مماثل في EV و ماكس 2 مستخلصات البروتين الخام (S7E الشكل).

تم إجراء فحوصات Y3H إضافية لاستكشاف تأثير SMXL6 / 7 على تفاعل JAZb و MYC2a / b. مع انخفاض تركيزات الميثيونين (Met) في الوسائط ، تمت زيادة وفرة SMXL6 أو SMXL7 تجريبيًا ، وتم إضعاف قدرة الربط لـ JAZb-MYC2 تدريجيًا حتى تم إلغاؤها تمامًا ، عندما لم تتم إضافة Met إلى الوسائط (الشكل 7K و S7F الشكل ). تشير هذه النتيجة إلى أن التراكم المفرط SMXL6 / 7 يخفف الارتباط بين MYC2 و JAZb.

باختصار ، يتفاعل بروتين SMXL6 / 7 المحسن في نباتات SL-RNAi جسديًا مع JAZs لإحداث تحلل بروتين JAZ المفرط في إنتاج بروتين SMXL6 / 7 الذي يتداخل مع تفاعلات JAZs و MYC2 ، وكلاهما يسهل إطلاق MYC2 لتنشيط سلسلة إشارات JA المصب ، والتي تؤدي إلى تراكمات محسنة من الأنثوسيانين والفينولاميد في مصانع SL-RNAi.

انخفاض النيكوتين بوساطة حسابات auxin المتزايدة لقابلية نباتات SL-RNAi تي. الغشاء المخاطي هجوم

على الرغم من أن الفينولاميدات المحسنة لا تأخذ في الحسبان قابلية نباتات SL-RNAi للإصابة تي. الغشاء المخاطي الهجوم (الشكل 5 ب و 5 ج) ، لاحظنا أن مركب دفاع أساسي آخر في وحدة JIC # 1 ، النيكوتين ، قد انخفض في RSJs من ماكس 2 عينات من تحليل التمثيل الغذائي غير المستهدف الشكل 4 د. كانت مستويات النيكوتين منخفضة باستمرار في اللب ماكس 2 مقارنة مع تلك الخاصة بمصانع المركبات الكهربائية بغض النظر عن تي. الغشاء المخاطي الإصابة (S8A Fig) كانت أيضًا أقل بشكل ملحوظ في جذور ماكس 2 النباتات بعد الهجوم (S8B الشكل). كانت مستويات JA و IAA أعلى في جذور ماكس 2 نباتات (S8C Fig) ، بما يتفق مع مستوياتها في اللب (الشكل 2C). كشف تحليل إضافي أن مستويات النيكوتين انخفضت بشكل ملحوظ في RSJs ماكس 2, د 14، و ccd7 النباتات ، ولكن ليس في تلك من kai2 نباتات (الشكل 8 أ). لتقييم ما إذا كان النيكوتين ، الذي يتم تصنيعه في الجذور ، ضروريًا للدفاع ضد النبات تي. الغشاء المخاطي يرقات ، أجرينا فحوصات التغذية باستخدام خط معدّل وراثيًا ينقص النيكوتين ، بوتريسين ن ‐ ميثيل ترانسفيراز (pmt) نباتات (الشكل 8 ب) [51]. تي. الغشاء المخاطي تلقيح اليرقات في pmt اكتسبت النباتات كتلة حيوية أعلى مقارنة بتلك التي تتغذى على نباتات EV (الشكل 8C). من المعروف أن إشارات JA تحفز التخليق الحيوي للنيكوتين وتراكمه [8،52] ومع ذلك ، في RSJs لنباتات SL-RNAi ، تتزامن مستويات النيكوتين المنخفضة مع مستويات JA / JA-Ile المرتفعة (الشكل 8D). من المعروف أن إشارات Auxin تثبط مستويات النيكوتين [52،53] ، مما يشير إلى أن محتويات IAA العالية تسبب انخفاض مستويات النيكوتين في نباتات SL-RNAi (الشكل 8E).

(أ) المحتويات النسبية للنيكوتين في RSJs للنباتات المشار إليها (± SE ، ن = 6). (ب) المستويات النسبية للنيكوتين في لب EV و pmt النباتات (ن = 6). (ج) الصور التمثيلية والكتلة الحيوية تي. الغشاء المخاطي يرقات بعد مهاجمة EV و pmt نباتات لمدة أسبوعين (ن = 15). شريط مقياس ، 2 مم. (د) علاقة مستويات JA والنيكوتين في RSJ of aocو EV و SL-RNAi (ماكس 2, د 14، و ccd7) النباتات. يشار إلى البيانات التي تم جمعها من نفس العينات بخطوط رمادية. (هـ) علاقة مستويات IAA والنيكوتين في RSJ لـ EV و SL-RNAi (ماكس 2, د 14، و ccd7) النباتات. البيانات التي تم جمعها من نفس العينة مرتبطة بخط رمادي. (F) رسم تخطيطي للتخليق الحيوي للنيكوتين الذي ينظمه auxin و JA-Ile. (G) مستويات JA-Ile و JA و IAA في جذور نباتات EV بدون (تحكم) أو مع علاج قطع الرأس لمدة 3 أيام (ن = 6-8). محتوى النيكوتين في RSJs لنباتات EV مع أو بدون علاجات قطع الرأس لمدة 3 أيام (ن = 5-6). الكتلة الحيوية لليرقات التي هاجمت نباتات EV سليمة أو مقطوعة الرأس لمدة أسبوعين (ن = 12). (H) مستويات JA-Ile و JA و IAA في جذور نباتات EV بدون (تحكم) أو مع علاجات باستخدام مثبط النقل IAA CFM لمدة 3 أيام (ن = 6). مستويات النيكوتين في RSJ لـ EV بدون أو مع علاج CFM لمدة 3 أيام (ن = 6). بيث التفضيل مع تي. الغشاء المخاطي اليرقات بين نصفي جذع EV (التحكم) -EV (التحكم) ، EV (التحكم) -EV (معالجة CFM) (± SE ، 3 مكررات ، كل مكرر يتضمن 8-10 نباتات). (1) الوفرة النسبية لجينات التخليق الحيوي للنيكوتين BBL و A622 في EV و aoc الشتلات بدون (Mock) أو مع معالجة 10 ميكرومتر IAA لمدة 8 ساعات (± SE ، ن = 4). (J) محتويات النيكوتين في RSJ of aoc نباتات بدون (تحكم) أو مع معالجة بقطع الرأس (ن = 6). الكتلة الحيوية من اليرقات التي هاجمت aoc نباتات التحكم أو النباتات المقطوعة الرأس لمدة أسبوعين (ن = 12) (الطالب ذو الذيلين ر اختبار). يتم سرد قيم الرسوم البيانية (A – E و G – J) في بيانات S1. A622, ISOFLAVONE يشبه البروتين aoc ، إنزيم أكسيد الألين BBL, جسر بربرين مثل إنزيم اتفاقية مكافحة التصحر ، انقسام كاروتينويد ديوكسجينيز CFM ، ميثيل-2-كلورو-9-هيدروكسي فلورين-9-كاربوكسيلات COI1 ، حساسية الكوروناتين 1 d14 ، قزم 14 EV ، ناقل فارغ IAA ، إندول-3-حمض أسيتيك JA ، جاسمونيت JA-Ile ، حمض الجاسمونيك إيزولوسين إناء, مقاومة حمض الياسمين kai2 ، karrikin غير حساس 2 max2 ، المزيد من النمو الإبطي 2 n.s.

لاختبار ما إذا كان انخفاض كمية النيكوتين في ماكس 2 نتجت النباتات عن زيادة مستويات IAA ، وقمنا بمعالجة مستويات الأكسين عن طريق قطع الرأس أو باستخدام مثبط نقل أوكسين ميثيل -2-كلورو-9-هيدروكسي فلورين-9-كربوكسيلات (CFM) (الشكل 8F). بعد ثلاثة أيام من قطع رأس محطات EV ، لم تكن هناك تغييرات كبيرة في مستويات JA و JA-Ile ، بينما انخفض IAA بمقدار ضعفين (الشكل 8G). زادت كمية النيكوتين بشكل كبير في RSJs في محطات EV مقطوعة الرأس (الشكل 8G). وعلاوة على ذلك، تي. الغشاء المخاطي كان أداء اليرقات أسوأ في نباتات EV مقطوعة الرأس مقارنة بتلك الموجودة في النباتات السليمة (الشكل 8G). بعد ذلك ، بعد استخدام CFM لمنع نقل IAA من إطلاق النار إلى الجذر ، انخفضت مستويات IAA في مصانع EV دون تغيير مستويات JA أو JA-Ile (الشكل 8H). كانت كمية النيكوتين في محطات RSJ لمصانع EV بعد معالجة CFM أعلى منها في محطات التحكم (الشكل 8H). في فحوصات تفضيل اللب ، يفضل أكثر من 70٪ من اليرقات أن تتغذى على اللب من النباتات التي خضعت لمعاملة CFM بدلاً من اللب الضابط (الشكل 8H). لمزيد من تقييم ما إذا كان أوكسين ينظم مستويات النيكوتين بشكل مستقل عن إشارات JA ، عالجنا aoc الشتلات مع IAA لمدة 8 ساعات. مستويات النسخ من جينات التخليق الحيوي للنيكوتين BBL و A622 انخفضت إلى درجات مماثلة (حوالي 30٪) في كل من EV و aoc الشتلات (الشكل 8I). بالإضافة إلى، aoc لا تزال النباتات تتراكم المزيد من النيكوتين في RSJs الخاصة بها بعد قطع الرأس ، مما يؤدي مرة أخرى إلى انخفاض اكتساب الكتلة الحيوية لليرقات (الشكل 8J).

لفهم دور مستويات الأوكسين المتزايدة في ماكس 2 نباتات تي. الغشاء المخاطي المقاومة ، درسنا استجابة التخليق الحيوي للنيكوتين ماكس 2 النباتات ل auxin. نصوص BBL و A622 كانت أقل في ماكس 2# 2 مقارنة بشتلات EV (الشكل S8D) ، مما يشير إلى أن التخليق الحيوي للنيكوتين في ماكس 2 تم تقليل النباتات. بعد العلاج بالاكسين ، يتم التعبير عن BBL و A622 كان لا يزال ينخفض ​​في ماكس 2 النباتات ، كما هو الحال في محطات EV (الشكل S8D). عند قطع الرأس ، تم تعزيز كمية النيكوتين في RSJs ماكس 2# 2 نباتات ، مما أدى إلى انخفاض أداء اليرقات بشكل ملحوظ مقارنة بالنباتات غير المهجورة (S8E الشكل). هذه النتائج تثبت ذلك ماكس 2لا تزال آلية التخليق الحيوي للنيكوتين تستجيب للتغيرات في مستويات الأكسين.

باختصار ، تكشف هذه النتائج أن التأثير المثبط للأوكسين على تراكم النيكوتين مستقل جزئيًا على الأقل عن إشارات JA ، والتغير في مستويات النيكوتين المرتبط بإسكات SL هو الذي يحدد بشكل كبير أداء اليرقات.

تعمل إشارات SL على موازنة الإخراج الأيضي للقطاعات المتخصصة من خلال تفاعلها مع JA و auxin

عدنا إلى وحدات المستقلب JDC و JIC لفهم العلاقة التنظيمية الثلاثية التي تم تشريحها بواسطة د 14, aoc، و d14 × aoc خطوط. كما ذكرنا سابقًا ، فإن لب د 14 عرض مستويات auxin و JA المتزايدة ، aoc كان اللب يحتوي على JA أقل ولكن مستويات أوكسين طبيعية ، و d14 × aoc أظهر اللب مستويات auxin أعلى ولكن مستويات JA أقل. كما هو موضح في الشكل 4E ، كان JDC # 3 (قطاع الفينولاميد) مرتبطًا بشكل كبير بمستويات JA ، كما كان إنتاج الأنثوسيانين مرتبطًا بشكل أساسي بمستويات JA ، على الرغم من أن IAA كان متورطًا أيضًا في هذه اللائحة (الشكل 9 أ). تضمنت وحدة JIC رقم 1 (قطاع قلويد) النيكوتين وتجميعها مع aoc إلى حد كبير بسبب تأثير تثبيط مستويات الأكسين الأعلى من د 14 معرفتي. ترتبط الوحدات النمطية JDC # 1 و JDC # 2 سلبًا بمستويات JA (S6B و S6C الشكل) وتتجمع بشكل واضح بسبب تأثير القمع الأكبر لمستويات JA الأعلى في د 14 نباتات (الشكل 9 أ). أوضح هذا التحليل بوضوح أن ملامح التمثيل الغذائي لللب تعكس التوازن بين العديد من المنظمين ، ويتم ضبط هذا التوازن بواسطة عوامل إضافية مثل إشارات SL.

(أ) تحليل ثلاثي يوضح توزيعات المستقلب عبر ثلاثة أنماط وراثية: aoc, د 14، و aoc×د 14 النباتات. بالنسبة إلى JIC # 1 و JDC # 1-3 ، انظر الشكل 4 والشكل S6 (ب) نموذج لدور SLs كمنظمين يعمل على ضبط مقاومة سوس التغذية الجذعية الداخلية عن طريق تعطيل التوازن SL بوساطة بين auxin وإشارات JA. في ن. أتينواتا، SL- نقص (د 14, ماكس 2، و ccd7) تنتج النباتات عددًا أكبر من الفروع (اللوحة اليمنى) بالنسبة إلى EV (اللوحة اليسرى) ، ولديها مستويات أقل من النيكوتين ومستويات أعلى من الأنثوسيانين والفينولامين ، وتكون أكثر عرضة للإصابة. تي. الغشاء المخاطي هجوم. في نباتات EV ، تحافظ مستويات SL على توازن auxin و JA ، ولكن بمجرد ضعف إشارة SL ، تزداد مستويات auxin و JA وتصبح غير متوازنة ، مما يقلل من مستويات النيكوتين ويزيد من التعرض لهجوم اليرقات. يتم سرد قيم الرسم البياني (أ) في بيانات S1. aoc ، أكسيد الألين cyclase CP ، ن′ -caffeoylputrescine d14 ، dwarf14 DCS ، ن′, ن"-Decaffeospermidine EV ، ناقل فارغ JA ، jasmonate IAA ، indole-3-acetic acid JDC ، مجموعة JIC المعتمدة على JA ، مجموعة مستقلة JA max2 ، نمو إبطي أكثر 2 SL ، strigolactone.

كما تم تلخيصه في النموذج المقترح (الشكل 9 ب) ، تتراكم RSJs الخاصة بمصانع SL-RNAi مثبطات SL SMXL6 و SMXL7 ، والتي تتفاعل مباشرة مع JAZ ، مما يسرع من تدهور JAZ ، ويطلق تثبيط MYC2 من JAZ لتضخيم إشارات JA ، وزيادة إنتاج الفينولاميدات والأنثوسيانين من خلال تنظيم MYB8 بوساطة. وفي الوقت نفسه ، قد يساهم الأوكسين في إنتاج الأنثوسيانين أيضًا [5].ومع ذلك ، فإن هذه الزيادات في الاستجابات الدفاعية لا تقلل من نمو اليرقات المملة للساق. على الرغم من أن خطوط SL-RNAi (max2 / d14 / ccd7) عرضت استجابات JA المحسنة ، والتي نظمت بشكل إيجابي التخليق الحيوي للنيكوتين ، والزيادات المتزامنة في مستويات IAA تحييد تمامًا تأثيرات JA لتقليل مستويات النيكوتين في اللب ، مما أدى إلى زيادة أداء اليرقات.


Strigolactones - علم الأحياء والتطبيقات

يصف هذا الكتاب علم الأحياء والكيمياء المثيران للستريجولاكتون. ثمرة فروع الفروع؟ تطوير الجذور الجانبية؟ التفاعلات مع الكائنات الحية الدقيقة المفيدة؟ تجنب النباتات الطفيلية؟ الاستجابة لظروف الجفاف؟ هذه "القرارات" المهمة التي تتخذها النباتات تنظمها مجموعة من الهرمونات تسمى ستريغولاكتون.
أسفر البحث الأخير عن عدد من المفاهيم البيولوجية الجديدة ، مثل إعادة تعريف الهرمونات النباتية وتداخلاتها ، والتنوع الوظيفي الجديد للمستقبلات ، و "الدخان والمرايا" الهرمونية ، ومسارات الإشارات الأساسية ، وحتى نقل اللحاء لبروتينات المستقبل. جانب آخر مهم من strigolactones هو الكيمياء التركيبية ذات الصلة ، والتي يمكن أن تمهد الطريق لمجموعة متنوعة من التطبيقات المحتملة في الزراعة والطب.
يشرح الكتاب بالتفصيل الدور الذي تلعبه الستريجولاكتون في تطوير النبات ، ويتناول تفاعل النباتات مع الكائنات الحية في التربة وظروف الإجهاد اللاأحيائية ، وآفاق الكيمياء الحيوية للستريجولاكتون والتطور ، والتوليف الكيميائي للستريجولاكتونات الطبيعية والنظائر ، جنبًا إلى جنب مع تطبيقاتها المحتملة. بما في ذلك مسرد المصطلحات وملخصات نهاية الفصل للمساعدة في الفهم ، فإنه يوفر رصيدًا قيمًا للمعلمين والمحاضرين وطلاب الدراسات العليا (ما بعد) في علم الأحياء والهندسة الزراعية والمجالات ذات الصلة ..

البروفيسور هينانيت كولتاأنا كبير الباحثين في منظمة البحوث الزراعية ، مركز فولكاني ، ريشون لتسيون ، إسرائيل ، منذ عام 2001. وهي عضو في جمعية النباتات الطفيلية الدولية ، وتعمل في مجالس تحرير العديد من المجلات العلمية الدولية. بالإضافة إلى ذلك ، ألّف البروفيسور Koltai أكثر من 80 منشورًا تمت مراجعته من قِبل الأقران ، بما في ذلك أكثر من 30 فصلاً من الكتب.
الأستاذة كريستينا براندي هي أستاذة كاملة في الكيمياء العضوية بجامعة تورينو ، حيث تشغل أيضًا منصب نائب مدير الأبحاث. تتركز اهتماماتها الرئيسية في الكيمياء العضوية المعدنية ، وتحفيز الذهب ، والتوليف الموجه نحو الهدف. وقد أجرت بحثًا حول توليف نظائر الهرمونات النباتية النشطة بيولوجيًا ، مع التركيز على دراسات SAR (علاقة النشاط البنيوي) وتصميم المشتقات النشطة. في الآونة الأخيرة ، قامت أيضًا بالتحقيق في استخدام نظائر المستقلبات النباتية لفوائدها المحتملة المضادة للسرطان. لها أكثر من 100 منشور علمي ولديها ثلاث براءات اختراع.
البروفيسور سي براندي و H. Koltai ترأس إجراء تكلفة مخصصًا حصريًا للستريجولاكتون (FA1206 2012-2017 ، Strigolactones ، الأدوار والتطبيقات البيولوجية).