脂壳寡糖及其对作物生产的控制
LCO的几丁质骨架可能导致它在某种程度上像疾病系统中的激发子一样起作用。LCO降低紫花苜蓿根中的水杨酸水平，可能有助于抑制豆科植物宿主的防御反应，从而确保成功感染(Martinez-Abarca et al. 1998)。最近，我们已经证明了在叶组织发生在大豆植株喷洒LCO时(Prithiviraj et al. 2000b)。点头的因素可以改变植物组织中的植物抗毒素浓度。Nod Rm-IV(C16:l, S)增加苜蓿中medicarpin的含量(Savoure et al. 1994)。Schmidt et al.(1994)报道了暴露于适当的Nod因子(LCO)后，大豆(Glycine max)根分泌物中黄酮类化合物大豆黄酮、香豆酚和染料木素的浓度增加(Savoure et al. 1994)。Nod因子也被证明可诱导查尔酮合成酶、查尔酮还原酶和PR基因的表达(Krause et al. 1997)。在大豆植株中共接种B. japonicum和菌根真菌Glomus mossae，可以增强真菌的根定殖，当施用根瘤菌sp. NGR 234 (Xie et al. 1995)中高度纯化的Nod因子(Nod NGR- v (MeFuc, Ac)时，也观察到类似的结果。
LCOs已被证明能在非寄主植物中引起一系列生理反应。例如，LCOs在悬浮培养中诱导烟草(Baier et al. 1999)和番茄细胞(Stahlein et al. 1994)的快速和短暂碱化。LCOs可以恢复胡萝卜突变体的细胞分裂和胚胎发育(de Jong et al. 1993)。最后，LCOs使挪威云杉(Picea abies)体胚培养的细胞分裂恢复(Egertsdotter, von Arnold 1998)，即使在缺乏生长素和细胞分裂素的情况下也是如此(Daychok et al. 2000)。
感应的点头的基因非寄主植物(Hungria, Stacey 1997;Le Strange et al. 1990)，对水稻等作物中根瘤菌的PGPR活性提出了一种可能的解释(Biswas et al. 2000a,b;Prayitno et al. 1999)。间作系统中玉米和大豆的生长增加可以归因于大豆和玉米的根系分泌物对根瘤菌和偶氮螺旋菌的相互刺激(Hungria, Stacey 1997)。
在过去的十年中，我们发现在田间条件下，与未诱导的B. japonicum或染料木素培养物相比，用染料木素诱导的B. japonicum培养物处理大豆种子可以促进大豆和其他作物植物的萌发和出苗。这一发现是该领域的首次发现，是生物学研究中偶然发现的一个经典例子。刺激种子发芽仅通过染料木素诱导日本白僵菌细胞，提示所观察到的影响可能是由于诱导培养物中存在LCO。我们最近的研究表明，B. japonicum的主要LCO促进了多种作物植物和模式植物拟南芥的萌发和早期生长(Prithiviraj et al. 2000c)。许多合成LCOs也观察到了类似的效果(未发表的结果)。种子在LCO溶液中预浸泡后，大豆、玉米和棉花在田间条件下快速出苗。在盆栽和水培试验中，LCO处理也能促进玉米和大豆的早期生长。用LCO溶液灌溉玉米幼苗使叶面积、株高、根和茎干重等变量增加了一倍。当水产10”7、10”9或10”11 M LCO处理3日龄大豆和玉米幼苗，均能提高大豆和玉米的生物量。在10~9 M和10”7 M LCO处理下，大豆根系生物量比对照增大7 ~ 16%，根系长度比对照延长34 ~ 44%。LCO处理对大豆和玉米的根系生长也有积极的影响，增加了根系的总长度、投影面积和表面积。
有报道称日本大豆与B. japicum的结合可以增强植物的光合作用。Imsande (1989a,b)报道，与未接种但充分补充N的植物相比，接种b . japum的大豆的净光合作用和籽粒产量增加肥料．因此，似乎根瘤菌的结合增强了光合作用，这可能是由信号分子介导的。为了验证LCO是光合作用增加的原因，在温室和田间进行了一系列实验。亚微摩尔浓度LCO的喷施显著提高了大豆、玉米、水稻、大豆、油菜籽、苹果和葡萄的光合速率。平均而言，光合速率增加了10-20%，这与气孔导电性的增加和叶片内部CO2浓度的恒定或降低有关。在田间条件下，喷施浓度为10”6、10~8和10~I() M的LCO可使大豆籽粒产量提高40%。综上所述，我们的实验结果表明，这种新型信号分子可能用于提高作物产量。
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