Ulåst enzymstruktur viser, hvordan strigolactonhormon styrer plantevækst

Forskere ved John Innes Center har afsløret det første detaljerede billede af, hvordan strigolactoner - hormoner i planter - bremser rodvæksten. Disse hormoner spiller en afgørende rolle i, hvordan planter reagerer på lys og er nødvendige for symbiotiske associationer med gavnlige jordsvampe, såsom mykorrhizasvampe, som hjælper planter med at få adgang til næringsstoffer fra jorden.

Den nye undersøgelse, offentliggjort i Nature Communications, kan føre til nye afgrødesorter, der er bedre til at optage næringsstoffer fra jorden, hvilket gavner global fødevaresikkerhed.

Forskerne, ledet af Dr. Jonathan Hejatko, studerede strigolactoner ved at gennembløde risfrø i hormonet, hvilket bremsede væksten af ​​deres primære rødder - de første rødder, der dukkede op fra frøet - og udløste væksten af ​​siderødder. For at forstå, hvorfor dette skete, krystalliserede holdet DWARF14-enzymet og bestemte derefter dets struktur ved hjælp af en teknik kaldet røntgenkrystallografi.

Forskerholdet fandt ud af, at DWARF14 arbejder sammen med et andet enzym kaldet MAX2 for at omdanne et molekyle kaldet carlacton til strigolacton. Strigolacton virker på det primære rodmeristem – et område, hvor celler hele tiden deler sig – for at hæmme produktionen af ​​nye celler og dermed bremse rodvæksten.

Arbejdet afslører også, hvordan overfloden af ​​strigolacton i planter ændrer sig som reaktion på forskellige miljøforhold, såsom lys og tilgængelighed af næringsstoffer. Dette er især vigtigt for planter, fordi deres rodsystemer skal kunne tilpasses i skiftende miljøer.

Resultaterne er et væsentligt skridt fremad i forståelsen af ​​det molekylære grundlag for strigolacton-virkning, hvilket kan føre til udvikling af afgrødesorter med forbedrede egenskaber såsom forbedret næringsstofoptagelseseffektivitet og tørkeresistens.

"Vi har nu en detaljeret forståelse af, hvordan strigolactoner virker," sagde Dr Hejatko. "Denne viden kunne bruges til at udvikle nye afgrødesorter, der er mere modstandsdygtige over for tørke og har forbedret effektiviteten af ​​næringsstofoptagelsen, hvilket ville gavne global fødevaresikkerhed."