技术领域
本发明涉及植物激素和化学合成领域，具体涉及一种高活性的独脚金内酯结构类似物及其制备与应用。
背景技术
独脚金内酯(Strigolactones，SLs)是一类萜类内酯小分子，是一种新型植物激素。在四十多年前，人们第一次从棉花根系分泌物中提取到了独脚金醇(Strigol)，可以诱导独脚金、列当种子萌发。随后随着提取及测定技术的发展，目前植物体内已经检测出近20种SLs，除独脚金醇(Strigol)以外，还有列当醇(Orbanchol)、高粱内酯(Sorgolactone)等。5-脱氧独脚金醇(5-Deoxystrigol)是作为第一个真菌分枝因子从百脉根(Lotus japonicus)根刺分泌物中分离得到的，并已经在单子叶植物和双子叶植物的多种植物中发现。
经过不断地科学研究，证明了SLs能够作为一种新型的植物内源激素，在多个方面发挥重要作用，包括调控植物的形态建成及生长发育；控制寄生杂草的种子萌发和调控丛枝根菌的萌发和菌丝伸长等。
目前SL信号通路已经较为清晰，以调控分枝为例：受体蛋白D14结合并水解SLs，随后与MAX2和SMXL6/SMXL7/SMXL8形成复合体，通过泛素化降解途径降解抑制子SMXL6/SMXL7/SMXL8，从而激活SL信号通路(图1)，如BRC1被释放后抑制植物分枝。
天然SLs在植物体内含量极低，结构复杂，难以通过提取或化学合成的方式大量获得。因此，SLs类似物的设计与化学合成变得尤为重要。目前，应用最广泛和有效的SLs类似物是GR24，现有的GR24合成路线主要以1-茚酮为原料合成，但由于合成中间步骤多和产率低，导致生产成本高，，限制了其在科学研究以及农业生产中的大规模推广和使用。
因此，迫切需要找到一种结构简单、合成便捷、生物活性高的新的独脚金内酯结构类似物。
发明内容
本发明的目的是提供一种独脚金内酯结构类似物、制备方法和应用领域。
本发明所提供的独脚金内酯结构类似物SL1，其结构式如式I所示：
上述式I所示独脚金内酯结构类似物SL1按照包括下述步骤的方法制备得到：
1)使得式A所示化合物5-位上的氢发生溴代反应，得到式B所示化合物；
2)使得式B所示化合物与式C所示2-硝基苯酚发生缩合反应，得到式I所示化合物，
上述方法步骤1)中，所述溴代反应的条件为：以过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂，四氯甲烷为溶剂，N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为溴化剂，回流条件下，使得式A所示化合物5-位上的氢发生溴代反应得到式B所示化合物。
式A所示化合物与NBS摩尔比可为：1：0.8-1.2。
所述溴代反应的时间可为1.5-3.5h，具体可为2h。
上述方法步骤2)中，式B所示化合物与式C所示2-硝基苯酚的摩尔比可为：1：1-1.5。
所述缩合反应在无机碱、相转移催化剂存在下进行。
所述无机碱具体可为碳酸钾，所述相转移催化剂具体可为四丁基溴化铵。
所述缩合反应在室温下进行，所述缩合反应的时间可为1-24h。
上述式I所示独脚金内酯结构类似物SL1在下述方面的应用也属于本发明的保护范围：
1)促进AtD14与SMXL7或者MAX2之间的互作；
2)抑制植物幼苗下胚轴的伸长；
3)促进植物的根毛生长；
4)抑制植物的侧根生成；
5)抑制植物的分枝发育；
6)促进植物叶片的衰老；
7)促进寄生杂草种子萌发；
8)促进从枝菌根真菌菌丝的生长。
所述植物具体可为拟南芥。
所述寄生杂草具体可为列当。
本发明还提供一种植物生长调节剂，含有上述式I所示独脚金内酯结构类似物SL1。
本发明提供了一种结构简单、合成便捷、生物活性高的独脚金类似物，同时，该类似物能够应用于以下方面：1)调控拟南芥的生长发育：抑制分枝、抑制下胚轴伸长、抑制侧根生成、促进根毛生长、促进叶片衰老等方面；2)促进寄生杂草(列当)种子萌发；3)促进丛枝根菌菌丝的伸长。
附图说明
图1为本发明中制备式I所示独脚金内酯结构类似物SL1的合成路线图。
图2为拟南芥中SL信号传导通路示意图，引用自Wang,L.et al.(2015)Strigolactone Signaling in Arabidopsis Regulates Shoot Development by Targeting D53-Like SMXL Repressor Proteins for Ubiquitination and Degradation.The Plant Cell Nov 2015,27(11)3128-3142。
图3为天然存在的SLs及其合成类似物GR24的结构式。
图4表示本发明中SL1促进拟南芥SMXL7与AtD14之间的互作。
图5表示本发明中SL1抑制拟南芥下胚轴长度。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、式I所示独脚金内酯结构类似物SL1的制备
按照图1所示的合成路线图制备式I所示独脚金内酯结构类似物SL1。
原料内酯1(0.79g，8.05mmol)溶于CCl4(39mL)，室温搅拌下依次加入NBS(1.58g，8.8mmol)、BPO(20mg，0.083mmol)，加热回流2小时。反应液过滤，滤饼用CCl4洗涤，滤液浓缩得浅黄色油状物2。
溴代物2溶于DCM(32mL)，室温搅拌下依次加入2-硝基苯酚(1.12g，8.05mmol)、四丁基溴化铵(2.59g，8.05mmol)和碳酸钾(1.33g，9.62mmol)的水溶液(24mL)，室温反应过夜。反应液用EtOAc稀释，有机相依次用水洗、饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩得粗品。粗品经硅胶柱层析(PE/DCM＝1/1～DCM洗脱)得乳白色固体SL1(1.253g，66.2％)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.88(d,J＝8.1Hz,1H),7.61(t,J＝7.2Hz,1H),7.51(d,J＝8.4Hz,1H),7.27(t,J＝7.2Hz,1H),7.08(s,1H),6.30(s,1H),2.03(s,3H)；13C NMR(75MHz,CDCl3):δ173.1,147.8,142.2,140.4,137.6,135.7,126.3 124.4,121 3,102.7,12.5；ESI-MS(m/z):258.1[M+Na]+。
实施例2、SL1促进拟南芥SMXL7与AtD14之间的互作
1)取20ml 6×His-Flag-SMXL7的昆虫细胞培养液，离心后弃上清，用1mL buffer(50mM Tris-HCl pH7.0，150mM NaCl，0.5％Tween 20)重悬细胞沉淀。
2)破碎细胞：液氮-常温水反复冻融三次。冻融结束后离心(4℃，最大转速离心10分钟)。
3)离心结束后，取上清和Flag胶(Sigma)孵育结合，条件为：4℃，1h。
4)反应结束后，用buffer洗涤未结合的蛋白，然后加入10μg GST-D14和0、1、3、5、10μM的GR24和SL1进行孵育，条件为：25℃，1h。
5)反应结束后，弃去上清，并用buffer洗涤未结合的蛋白。取120uL 0.2mg/ml flag peptide竞争洗脱，条件为：4℃，30min。
6)反应结束后，短暂离心。取上清100uL加入25ul 5×loading buffer，混匀后，煮样：100℃，5min。
7)Western blot检测：anti-GST抗体(Abmart)用来检测AtD14蛋白，SMXL7蛋白作为loading control(结果见图4)。
由图4可知:pull down浓度梯度实验表明，随着浓度的提高，SL1对AtD14与SMXL7蛋白互作的促进作用逐渐增强，即浓度依赖性。1μM SL1作用强度与5μM GR24类似；5μM SL1作用强度与10μM GR24类似；10μM SL1作用强度与20μM GR24类似。因此，在促进AtD14与SMXL7蛋白互作方面，SL1的作用强度约为GR24的2-5倍。
实施例3、SL1抑制拟南芥下胚轴的伸长
1)MS培养基(0.6％agar)的制备(1L配方)：4.43gMS粉(Phytotechlab)，20g蔗糖，6g琼脂，pH 5.9-6.0。高压蒸汽灭菌121℃，15min。
2)将Col-0和max2-3(SALK_092836)的种子铺在添加了0、1、3、5、10μM的GR24或SL1的MS培养基中，4℃避光三天。
3)取出平板，放于植物房中生长7天，条件为：弱光全光照，18-22℃。
4)将幼苗拔出，摆在1％琼脂板上，扫描成图片格式，用Digimizer软件测量不同处理下幼苗的下胚轴长度，并用SPSS软件的ANOVA法进行显著性分析(结果见图5)。
由图5可知：SL1抑制拟南芥野生型Col-0的下胚轴的伸长，但不能抑制SL不敏感突变体max2-3的下胚轴伸长；随着SL1浓度的增加，抑制作用越来越强。说明SL1对下胚轴的抑制作用具有浓度依赖性并且依赖于MAX2。另外，SL1的抑制作用显著强于同等浓度的GR24(p<0.01)；1μM SL1对下胚轴的抑制强度与5μM GR24类似；3μM SL1对下胚轴的抑制强度10μM GR24类似。因此，在抑制拟南芥下胚轴伸长方面，SL的抑制强度约为GR24的3-5倍。