狮身人面像将非洲农民从他们手中解救出来

名古屋大学的研究人员领导的跨学科团队发现了一种高效的选择性分子SPL7，它可以引导有害寄生杂草Striga的种子自杀发芽。Striga，也被称为女巫，已经严重影响了非洲数百万公顷的农田，对粮食安全构成了重大威胁。然而，控制Striga感染的有效方法仍然是一个挑战。在《科学》杂志报道的一项新研究中，ITbM的化学家和生物学家聚集在一起，开发了一种有前途的分子SPL7，它可以在非常低的浓度下选择性地收缩Striga。SPL7有望减少Striga感染，并每年节省数十亿美元的作物损失。

名古屋——在撒哈拉以南非洲的所有地区，紫色和粉色的花朵覆盖着农田。在美丽的视野中，开粉色花朵的植物通过根部寄生从作物中提取矿物质和水分，导致主体在搬运谷物之前就枯萎了。这种植物被称为Striga hermontsica(Striga)或女巫，是一种寄生植物，原产于非洲，并与高粱共同进化，成为其天然宿主。Striga长到1米高，在整个杂交过程中产生了5万个微小的种子，从而在土壤中积累了高度异质的种子。在过去的几十年里，Striga在超过25个国家的广阔非洲农田中不断扩大其地理区域，并迅速扩大其主要作物，包括玉米、小米、旱稻，另一种名为tef的埃塞俄比亚作物是最新的受害者。在受严重感染的地区，Striga种子的数量达到每平方米1.5万粒，这足以完全消除每公顷可生产5吨玉米的土地的作物产量。在这种情况下，小农被迫放弃他们的农场。联合国一直强调撒哈拉以南非洲的斯特里加是减轻贫困的主要威胁，因为它每年影响100亿美元的经济和1亿人。名古屋大学转化生物分子研究所(ITbM)的研究人员领导的跨学科团队开发了一种有希望对抗Striga的分子。足以完全消除每公顷可能生产5吨玉米的土地的作物产量。在这种情况下，小农被迫放弃他们的农场。联合国一直强调撒哈拉以南非洲的斯特里加是减轻贫困的主要威胁，因为它每年影响100亿美元的经济和1亿人。名古屋大学转化生物分子研究所(ITbM)的研究人员领导的跨学科团队开发了一种有希望对抗Striga的分子。足以完全消除每公顷可能生产5吨玉米的土地的作物产量。在这种情况下，小农被迫放弃他们的农场。联合国一直强调撒哈拉以南非洲的斯特里加是减轻贫困的主要威胁，因为它每年影响100亿美元的经济和1亿人。名古屋大学转化生物分子研究所(ITbM)的研究人员领导的跨学科团队开发了一种有希望对抗Striga的分子。联合国一直强调撒哈拉以南非洲的斯特里加是减轻贫困的主要威胁，因为它每年影响100亿美元的经济和1亿人。名古屋大学转化生物分子研究所(ITbM)的研究人员领导的跨学科团队开发了一种有希望对抗Striga的分子。联合国一直强调撒哈拉以南非洲的斯特里加是减轻贫困的主要威胁，因为它每年影响100亿美元的经济和1亿人。名古屋大学转化生物分子研究所(ITbM)的研究人员领导的跨学科团队开发了一种有希望对抗Striga的分子。

与普通植物不同，Striga种子在土壤中休眠了20多年。种子只有在体外感受到宿主发出的小分子激素strigolactone (SL)后才会萌发。种子发芽后，必须立即寄生在寄主身上。否则，发芽的种子会耗尽储存在微小种子中的营养，并在4天内枯萎。这一属性促使研究人员开发了SL样分子作为自杀萌发的诱导剂，在种植作物种子之前清除土壤中存活的Striga种子。然而，这种方法需要开发有效且容易获得的化合物，这些化合物仅作用于Striga，不会阻碍正常的作物发育。比如SLs也是吸引根系共生的丛枝菌根真菌(AM真菌)的化学信号，为宿主植物提供营养。

SL的分子结构由与D环相连的ABC环组成。当SL进入SL受体蛋白的口袋时，SL在接头位点分解。人们总是认为D环的结构很重要，因为它留在口袋里激活受体，导致Striga种子发芽。另一方面，ABC的修饰导致了可变SL样分子的发展。然而，提供Striga选择性的确切结构仍然未知。Tsuchiya Yuichiro带领的ITbM植物生物学团队开始寻找由12000个具有随机结构的合成分子组成的Striga选择性分子，并能够识别出Striga的一系列受体，Striga是一种与SL结合的hit化合物(以一种叫做SAM690的分子为代表)。

这项研究继续发现了在hit分子合成过程中意外发现的高活性副产物。由景岛乐浦口和高石欧伊领导的化学小组从SAM化合物的粗混合物中分离出少量(0.01%)副产物，并将其鉴定为SAM690和SL的D环成分的混合物。优化后的分子命名为蝶内酯-7(SPL7)，在10-15 M范围内刺激Striga的萌发，但仅与Striga中的SL受体结合。功效与天然strigolactone 5-脱氧三醇(5DS)相当，这是所有市售化合物中对Striga最强的发芽刺激剂。以狮身人面像的神秘生物(狮头和人体)命名，

正如Striga中选择性结合SL受体所预期的那样，SPL7在拟南芥中没有显示出典型的SL活性，例如枝条数量的减少或根毛的伸长。不仅对拟南芥，而且SPL7似乎对AM-真菌的生长具有有限的影响，AM真菌是农学上重要的微生物。最后，研究小组证实，在实验室实验中，SPL7确实诱导了Striga的自杀萌发并保护了玉米植物免受Striga寄生。总之，该团队已证明SPL7至少在实验室实验中是一种有效的Striga选择性自杀萌发刺激剂。

ITbM的研究团队正计划将这一发现扩展到肯尼亚的SPL7现场试验。