Science Advances|解决独脚金内酯的量产问题，实现对杂草防控。

独脚金内酯还有助于植物根系与微生物形成共生关系，使植物从土壤中吸收养分。这两个因素使农业对使用独角金内酯来控制杂草和根寄生虫的生长以及改善营养吸收产生了兴趣。

这些根挤压化合物并非没有风险。它们还能刺激独脚金和油菜的发芽，这可能会导致整个谷物作物歉收，因此在商业开发之前进行彻底的研究至关重要。科学家们仍在研究这些不同的激素在植物中所扮演的生理角色。直到最近，生产用于科学研究的纯独脚金内酯对于农业用途来说非常困难，而且成本太高。

通讯作者、加州大学河滨分校化学与环境工程助理教授Yanran Li说:“我们的工作为研究独角金内酯的生物合成和进化提供了一个独特的平台，并为开发独角金内酯微生物生物生产过程作为替代来源奠定了基础。”

与新加坡国立大学的共同通讯作者Zhou Kang一起，Li领导了一个小组，他们将与独角兽内酯生产相关的植物基因插入普通的面包酵母和非致病性大肠杆菌中，这些细菌一起产生了一系列独角兽内酯。

从酵母中生产独角金内酯是非常具有挑战性的。虽然已知工程酵母可以改变独角金内酯的前体，即卡拉内酯，但它不能用研究人员使用的任何特定基因合成卡拉内酯。

“该项目于2018年初开始，但20多个月来基本没有进展。无论我们如何在酵母中尝试，守门酶DWRF27都不起作用，”李说。“康在2015年开发了一种微生物联合技术，用于生产紫杉醇前体，这激发了这次精彩的研究工作。”

研究小组转向了大肠杆菌，这种细菌已经被证明能够产生卡拉内酯。然而，它产生的卡拉内酯是不稳定的，不能被工程大肠杆菌进一步改造成任何独角兽内酯。李的团队设法优化和稳定了卡拉内酯前体。

让他们高兴的是，当酵母和细菌一起在同一培养基中培养时，大肠杆菌和酵母作为一个团队工作:大肠杆菌制造出卡拉内酯，酵母将其转化成各种最终产品独角金内酯。该方法还产生了足够的独角金内酯进行提取和研究。利用该平台，研究组鉴定了多种独角金内酯生物合成酶的功能，表明甜橙和葡萄具有合成orobanchol型独角金内酯的潜力。

该团队还通过改造微生物代谢，将独角金内酯的产量提高了三倍，达到每升47微克，足以进行科学研究。尽管商业化生产独角兽内酯还有很长的路要走，但利用酵母-细菌联合生物合成独角兽内酯的新方法将帮助科学家们更多地了解这组重要的植物激素，特别是所涉及的酶。

酶是蛋白质的催化剂，负责酵母对卡拉内酯的修饰。由于卡拉内酮不稳定，无法从商业渠道购买。因此，许多植物科学家很难研究新的酶来将卡拉内酯转化为独角兽内酯。

“新的酵母-细菌共培养为科学家完成这一工作提供了一种方便的方法，因为细菌可以在原位生成卡拉内酯，”周说。“随着更多酶的发现和微生物联盟的优化，我们可以在未来大量生产独角金内酯。”

论文题目为“独角金内酯生产菌-酵母联合体的建立”。

Sheng Wu et al, Establishment of strigolactone-producing bacterium-yeast consortium, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abh4048

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