Strigolactone biosynthesis in rice can occur via a 9-cis-3-OH-10′-apo-β-carotenal intermediate,FEBS Letters

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Strigolactone biosynthesis in rice can occur via a 9-cis-3-OH-10′-apo-β-carotenal intermediate
FEBS Letters ( IF 3.0 ) Pub Date : 2024-02-19 , DOI: 10.1002/1873-3468.14828
Jian You Wang ₁ , Guan-Ting Erica Chen _{1,

2} , Aparna Balakrishna ₁ , Muhammad Jamil ₁ , Lamis Berqdar ₁ , Salim Al-Babili _{1,

2}

Affiliation

Strigolactones (SLs) play a crucial role in regulating plant architecture and mediating rhizosphere interactions. They are synthesized from all-trans-β-carotene converted into the intermediate carlactone (CL) via the intermediate 9-cis-β-apo-10′-carotenal. Recent studies indicate that plants can also synthesize 3-OH-CL from all-trans-β-zeaxanthin via the intermediate 9-cis-3-OH-β-apo-10′-carotenal. However, the question of whether plants can form bioactive SLs from 9-cis-3-OH-β-apo-10′-carotenal remains elusive. In this study, we supplied the ¹³C-labeled 9-cis-3-OH-β-apo-10′-carotenal to rice seedlings and monitored the synthesis of SLs using liquid chromatography-mass spectrometry (LC–MS) and Striga bioassay. We further validated the biological activity of 9-cis-3-OH-β-apo-10′-carotenal-derived SLs using the ccd7/d17 SL-deficient mutant, which demonstrated increased Striga seed-germinating activity and partial rescue of tiller numbers and plant height. Our results establish 9-cis-3-OH-β-apo-10′-carotenal as a significant SL biosynthetic intermediate with implications for understanding plant hormonal functions and potential applications in agriculture.

中文翻译：

水稻中独脚金内酯的生物合成可以通过 9-cis-3-OH-10′-apo-β-胡萝卜素中间体进行

独脚金内酯 (SL) 在调节植物结构和介导根际相互作用方面发挥着至关重要的作用。它们是由全反式-β-胡萝卜素通过中间体 9-顺式-β-apo-10'-胡萝卜醛转化为中间体胡萝卜素 (CL) 合成的。最近的研究表明，植物还可以从全反式-β-玉米黄质通过中间体9-顺式-3-OH-β-apo-10′-胡萝卜醛合成3-OH-CL。然而，植物是否可以从 9-顺式-3-OH-β-apo-10'-胡萝卜醛形成具有生物活性的 SL 的问题仍然难以捉摸。在本研究中，我们向水稻幼苗提供¹³ C 标记的 9- cis -3-OH-β-apo-10'-胡萝卜素，并使用液相色谱-质谱 (LC-MS) 和独脚金生物测定法监测 SL 的合成。我们使用ccd7 / d17 SL 缺陷突变体进一步验证了 9- cis -3-OH-β-apo-10′-胡萝卜醛衍生的 SL 的生物活性，该突变体表明独脚金种子发芽活性增加并部分挽救了分蘖数量和株高。我们的结果表明 9- cis -3-OH-β-apo-10′-carotenal 是一种重要的 SL 生物合成中间体，对于了解植物激素功能和在农业中的潜在应用具有重要意义。

更新日期：2024-02-19

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