研究人员发现大麦中有毒生物碱的关键基因

所有植物都通过化学信号调节与环境的相互作用。一个例子是大麦产生的生物碱禾本科胺，大麦是世界上种植最广泛的谷物之一。禾谷碱可针对草食性昆虫和食草动物提供保护，并抑制其他植物的生长。尽管人们长期以来一直感兴趣，但形成禾谷胺的关键基因仍然难以捉摸。

研究人员在大麦中发现了一组用于禾本科生物合成的两个基因。第一个基因(HvNMT)已于18年前被发现。在他们的研究中，IPK和汉诺威莱布尼茨大学的研究人员现在鉴定了第二个基因(AMI合酶，HvAMIS)，并发现这两个基因在同一条染色体上彼此靠近。有了这一发现，禾本科胺生物合成的途径现已完全阐明。研究结果发表在《科学》杂志上。

“我们发现AMIS是一种氧化酶，可以对色氨酸进行不寻常的神秘氧化重排，这使我们能够修改20世纪60年代以前的生物合成方案，”IPK代谢多样性研究小组负责人JohnD'Auria博士说。

汉诺威莱布尼茨大学植物专门代谢物生物化学小组负责人JakobFranke教授博士补充道：“我们对迄今为止未知的形成禾谷胺的酶机制感到非常惊讶。同时，我们现在有了通过可持续的生物技术方法生产具有生物活性的生物碱的可能性。”

研究小组可以在酵母和模型植物(烟草、拟南芥)中生产禾本科胺。

“与植物中的许多其他保护性代谢物相比，禾本科胺的生产只需要两个基因。因此，将我们的研究结果用于实际应用相对简单，”第一作者之一、汉诺威莱布尼茨大学的LingChuang说。

“此外，大麦的基因工程使我们能够在不产生禾本科胺的大麦品种中生产禾本科胺，并通过基因组编辑消除产生禾本科胺的大麦品种中的禾本科胺生产，”另一位第一作者SaraLeiteDias解释道。

约翰·D'博士说：“这些结果为在不具有天然合成能力的生物体中产生禾本科胺奠定了基础，用于天然植物保护剂等用途，或者从大麦和其他草中消除禾本科胺以减少对反刍动物的毒性。”奥里亚。

“我们的研究结果为改良大麦奠定了基础，以提高其对害虫的抵抗力，降低其对反刍动物的毒性，并有助于可持续的杂草管理。”