使用酵母菌與大腸桿菌合成獨腳金內酯（strigolactone）

 

獨腳金內酯的一般結構。圖片來源：維基百科

獨腳金內酯（strigolactone）是一種植物賀爾蒙，在植物種子萌發時會分泌，促進土壤中的細菌與植物的根部形成共生關係，對植物的生長發育很重要。但是，如獨腳金這類的寄生植物，也會藉由感應獨腳金內酯來讓自己的種子搶在宿主植物之前發芽，以便達成寄生的目的。所以，最好能仔細研究這個賀爾蒙，瞭解它在植物中的角色。

但是要研究獨腳金內酯卻並不容易，因為目前無法以化學合成，只能從自然來源中提取。最近的研究終於開發了合成獨腳金內酯的方法：將合成相關的基因分別轉入酵母菌（S.cerevisiae）與大腸桿菌（E. coli）中，並將兩種菌混合培養。

其實，研究團隊一開始是打算只使用酵母菌系統的。但是酵母菌雖然會將獨腳金內酯的前驅物carlactone給修飾形成獨腳金內酯，卻無法合成carlactone。

後來，研究團隊嘗試著在大腸桿菌中轉入合成carlactone的酵素基因。結果大腸桿菌可以合成carlactone，但產物的穩定性卻不夠，而且大腸桿菌系統也無法產生後續的酵素來將carlactone修飾以產生獨腳金內酯。

最後研究團隊決定將兩種菌混和培養。神奇的事情發生了！將這兩種菌混和培養，大腸桿菌負責產生carlactone，而酵母菌則將carlactone接過來修飾，產生獨腳金內酯。

雖然目前的產量大約是每公升47微克（microgram），但是因為賀爾蒙通常都只需要極低的濃度就可以產生作用，所以這樣的產量對科學研究來說也就足夠了。

能夠在實驗室中製造獨腳金內酯，就可以進行更多關於它的研究，也更能瞭解這個分子在植物中所扮演的角色。

參考文獻：

Sheng Wu, Xiaoqiang Ma, Anqi Zhou, Alex Valenzuela, Kang Zhou, Yanran Li. Establishment of strigolactone-producing bacterium-yeast consortium. Science Advances, 2021; 7 (38) DOI: 10.1126/sciadv.abh4048