Genetic evidence for natural product-mediated plant-plant allelopathy in rice (Oryza sativa).
Genetic evidence for natural product-mediated plant-plant allelopathy in rice (Oryza sativa).
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DOI：
10.1111/j.1469-8137.2011.04005.x
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发表时间：
2012-02
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Peters RJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu M;Galhano R;Wiemann P;Bueno E;Tiernan M;Wu W;Chung IM;Gershenzon J;Tudzynski B;Sesma A;Peters RJ
特定的天然产物在直接介导植物-植物相互作用中的作用-即化感作用-一直存在争议。如果得到证实，这种现象将为主食作物如水稻（Oryza sativa）的农艺改良带来相当大的希望。然而，虽然证实了植物毒性化合物的存在下，在潜在的相关水平，表现出直接的作用，为特定的天然产品在化感作用一直很困难，由于根和植物凋落物分泌物的化学复杂性。这种复杂性可以通过选择性遗传操作来绕过，以消除推定的化感化合物的产生，但这种方法以前没有被应用。水稻二萜类化合物蜜内酯提供了一个例子，相关的生化证据已获得的作用，在化感作用的天然产物。在这里，我们应用反向遗传学，使用敲除相关的二萜类糖苷酶（OsCPS 4和OsKSL 4），以证明水稻momilactones参与化感作用，包括抑制生长的广泛的水稻稻田杂草，稗草（稗草）。因此，我们的研究结果不仅为天然产物介导的化感作用提供了新的遗传证据，而且为这一重要作物的育种和代谢工程提供了分子靶点。
A role for specific natural products in directly mediating antagonistic plant–plant interactions –that is, allelopathy –has been controversial. If proven, such phenomena would hold considerable promise for agronomic improvement of staple food crops such as rice (Oryza sativa). However, while substantiated by the presence of phytotoxic compounds at potentially relevant levels, demonstrating a direct role for specific natural products in allelopathy has been difficult due to the chemical complexity of root and plant litter exudates. This complexity can be bypassed via selective genetic manipulation to ablate production of putative allelopathic compounds, but such an approach previously has not been applied. The rice diterpenoid momilactones provide an example of natural products for which correlative biochemical evidence has been obtained for a role in allelopathy. Here, we apply reverse genetics, using knock-outs of the relevant diterpene synthases (OsCPS4 and OsKSL4), to demonstrate that rice momilactones are involved in allelopathy, including suppressing growth of the widespread rice paddy weed, barnyard grass (Echinochloa crus-galli). Thus, our results not only provide novel genetic evidence for natural product mediated allelopathy, but also furnish a molecular target for breeding and metabolic engineering of this important crop plant.
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