柏连阳院士团队在除草剂靶标挖掘与利用方面取得新进展

近日，我院柏连阳院士团队在除草剂靶标挖掘与利用方面取得新进展，相关成果以《Serine hydroxymethyl transferase is a binding target of caprylic acid: Uncovering a novel molecular target for a herbicide and for producing caprylic acid-tolerant crops》为题发表在中科院一区TOP经典生物学期刊eLife (IF=8.7)。

挖掘新型抑草靶标及其调控机制是破解绿色除草剂创制的关键科学问题，可为作物安全高效生产和草害治理提供新产品和新方案，是杂草防控领域的一大研究热点。团队前期研究发现椰子肉中含有对小飞蓬、稗草等恶性杂草具有高效抑制作用的化感物质羊脂酸，发现其是一种快速灭生型的除草天然化合物。采用多组学联合分析显示丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT1)可能是羊脂酸的靶标；生化证据表明小飞蓬体内SHMT酶活性和原核表达体外SHMT酶活性均表现出竞争性抑制，且相对香草酸（另一种有机酸）而言具有特异性。通过基因编辑等手段拿到的遗传材料，突变类型T194A, T194A/ M195V和D209N 的EC50分别为2.791，3.378，和 2.514 mM，野生型的水稻 EC50为1.675 mM；通过异源过表达和过表载体获得了CcSHMT1-OE和OsSHMT1-OE株系并表现出耐羊脂酸表型；采用CRISPR/ Cas9敲除水稻体内SHMT1表现出发育不正常性状。从上述多组学、生物化学、基因编辑、遗传学、分子对接和生物信息学等多学科技术，证实了SHMT是植物源化感物质羊脂酸抑制小飞蓬生长的关键作用靶标。

湖南省农科院农业生物技术研究所李祖任副研究员为论文第一作者，柏连阳院士为论文唯一通讯作者，湖南省农业科学院为论文第一单位。中国农业科学院作物研究所王木桂研究员、湖南省农业科学院农业生物技术研究所助理研究员罗丁峰、王应英和博士生柏浩东、王宏智、韩进财等参与了该项工作。该项工作得到了国家自科基金、湖南省自科基金、湖南省旱粮产业技术体系、湖南省农业创新资金的支持。

https://doi.org/10.7554/eLife.94853.1.

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