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小麦中异黄酮植物抗毒素的发现揭示了异黄酮生物合成的替代途径
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2023-11-01 , DOI: 10.1038/s41467-023-42464-3 Guy Polturak 1, 2 , Rajesh Chandra Misra 1 , Amr El-Demerdash 1, 3 , Charlotte Owen 1 , Andrew Steed 4 , Hannah P McDonald 5 , JiaoJiao Wang 1, 6 , Gerhard Saalbach 7 , Carlo Martins 7 , Laetitia Chartrain 4 , Barrie Wilkinson 5 , Paul Nicholson 4 , Anne Osbourn 1
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异黄酮是一组酚类化合物,主要存在于豆科植物中,它们介导与植物相关微生物的重要相互作用,包括防御病原体和结瘤。经过充分研究,它们的健康促进特性使其成为代谢工程的主要目标,无论是作为高价值分子的异黄酮的生物生产,还是粮食作物的生物强化。二十多年前在豆类中发现了其生物合成的关键基因异黄酮合酶,但人们对这个家族之外的异黄酮的形成知之甚少。在这里,我们鉴定了一种特殊的小麦特异性异黄酮合酶 TaCYP71F53,它催化与豆科异黄酮合酶不同的反应,从而揭示了异黄酮生物合成的替代途径,并为小麦异黄酮生产提供了一条非转基因途径。 TaCYP71F53构成生物合成基因簇的一部分,该基因簇产生柚皮素衍生的O-甲基化异黄酮、5-羟基-2',4',7-三甲氧基异黄酮、麦麦黄素。病原体诱导的小麦素产生和体外抗菌活性表明该分子在小麦中具有防御相关作用。对小麦祖先草的基因组和代谢分析进一步表明,小麦素基因簇在约9000年前通过自然杂交引入驯化的二粒小麦,并编码现代面包小麦品种中保守的病原体响应代谢途径。
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