研究方向

獨腳金內酯（Strigolactones, SLs） 是一類新發現的植物激素，具有抑制分枝與分蘗（tillering）的功能，同時還調控莖的粗細、葉片衰老及植物對環境壓力的反應。此外，植物根系分泌的獨腳金內酯也會誘發根寄生雜草（如Striga hermonthica）的種子發芽，從而導致寄生侵害1,2。

獨腳金內酯是由類胡蘿蔔素衍生而來，其結構具有一個保守的丁烯內酯環（D 環），此環對獨腳金內酯的生物活性至關重要。D 環透過烯醚（enol-ether）鍵與獨腳金內酯分子的其餘部分相連，而這部分的結構因獨腳金內酯類型而異：

• 典型獨腳金內酯（canonical SLs） 的烯醚鍵連接到三環內酯（ABC 環）。
• 非典型獨腳金內酯（noncanonical SLs） 則與各種不同、結構較不明確的部分相連1。

儘管獨腳金內酯的生物學研究已有許多進展，然而，目前仍無法確定這兩大類獨腳金內酯及其不同成員是否具有特異性的生理功能2-5。若能確定各類獨腳金內酯的具體功能，將有助於針對植物架構進行精準調控，提高菌根共生效率，並減輕根寄生植物的危害。然而，植物為何合成並釋放不同種類的獨腳金內酯仍是個謎。

為了解決這些問題，我們的研究將著重於以下兩個方向：

（I）研究水稻突變體與獨腳金內酯分析平台

• 我們將分析具有不同分蘗特性的水稻突變體，建立獨腳金內酯分析平台，以檢測其獨腳金內酯類型與變異特徵。
• 透過這些研究，我們希望識別出影響獨腳金內酯代謝的關鍵單核苷酸多態性（SNPs）。
• 此外，我們將利用CRISPR-Cas9 基因編輯技術，創建水稻突變體，以驗證其化學分析與基因組功能。

（II）探討獨腳金內酯的生物合成途徑與演化

• 我們將回溯獨腳金內酯類群的原始功能，研究其生物合成途徑，以深入理解植物為何演化出如此多樣的獨腳金內酯化合物。

參考文獻

1. Jian You Wang†, Guan-Ting Erica Chen†, Justine Braguy, and Salim Al-Babili. Distinguishing the Functions of Canonical Strigolactones as Rhizospheric Signals. (2024) TRENDS IN PLANT SCIENCE, 29(8), 925-936. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2024.02.013 † These authors contributed equally.
2. Shinsaku Ito†, Justine Braguy†, Jian You Wang†, Akiyoshi Yoda, Valentina Fiorilli, Ikuo Takahashi, Muhammad Jamil, Abrar Felemban, Sho Miyazaki, Teresa Mazzarella, Guan-Ting Erica Chen, Akihisa Shinozawa, Aparna Balakrishna, Lamis Berqdar, Chakravarty Rajan, Shawkat Ali, Imran Haider, Yasuyuki Sasaki, Shunsuke Yajima, Kohki Akiyama, Luisa Lanfranco, Matias Zurbriggen, Takahito Nomura, Tadao Asami, and Salim Al-Babili. Canonical Strigolactones Are Not the Major Determinant of Tillering but Important Rhizospheric Signals in Rice. (2022) SCIENCE ADVANCES, 8, eadd1278 https://doi.org/10.1126/sciadv.add1278 † These authors contributed equally.
3. Guan-Ting Erica Chen†, Jian You Wang†, Cristina Votta †, Justine Braguy, Muhammad Jamil, Gwendolyn K Kirschner, Valentina Fiorilli, Lamis Berqdar, Aparna Balakrishna, Ikram Blilou, Luisa Lanfranco, and Salim Al-Babili. Disruption of the rice 4-DEOXYOROBANCHOL HYDROXYLASE unravels specific functions of canonical strigolactones. (2023) PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 120(42), e2306263120. https://doi.org/10.1073/pnas.2306263120 † These authors contributed equally.
4. Hendrik NJ Kuijer†, Jian You Wang†, Salim Bougouffa†, Michael Abrouk, Muhammad Jamil, Roberto Incitti, Intikhab Alam, Aparna Balakrishna, Derry Alvarez, Cristina Votta, Guan-Ting Erica Chen, Claudio Martínez, Andrea Zuccolo, Lamis Berqdar, Salim Sioud, Valentina Fiorilli, Angel R. de Lera, Luisa Lanfranco, Takashi Gojobori, Rod A Wing, Simon Krattinger, Xin Gao, and Salim Al-Babili. Chromosome-scale pearl millet genomes reveal CLAMT1b as key determinant of strigolactone pattern and Striga susceptibility. (2024) NATURE COMMUNICATIONS, 15(1), 1-12. https://doi.org/10.1038/s41467-024-51189-w † These authors contributed equally.
5. Jian You Wang, Aparna Balakrishna, Claudio Martínez, Guan-Ting Erica Chen, Salim Sioud, Angel R de Lera, and Salim Al-Babili. The rice orobanchol synthase catalyzes the hydroxylation of the non-canonical strigolactone methyl 4-oxo-carlactonoate. (2024) NEW PHYTOLOGIST, 244(6), 2121-2126. https://doi.org/10.1111/nph.20135