对羟基苯基丙酮酸双氧化酶（4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase, HPPD）在合成维持植物最佳生长所需的营养物质方面起着至关重要的作用，其水平与植物所经历的非生物胁迫（包括高温、干旱、盐、重金属和氧化条件）程度密切相关。因此，在植物中标记HPPD不仅可以显示其组织分布和细胞摄取，还有助于评估植物的非生物胁迫，并为开发有效的环境友善除草剂提供所需的信息。

首先，作者基于破坏苝聚集并导致荧光团的单体状态发生荧光设计合成了HPPD结合抑制剂（QD-N₃）和DBCO连接的苝衍生物（PD）。

为了评估所提出HPPD荧光标记策略的可行性，作者在菌株上进行生物正交反应。实验结果表明点击反应产物PQ在HPPD的存在下出现明显偏移，在485 nm和515 nm有明显的发射峰。胶内荧光泳道的荧光增强也证实了体外检测HPPD生物正交的新策略。

基于新的生物正交可激活策略，作者在拟南芥根尖和叶片HPPD荧光标记中的应用进行了评估。共聚焦荧光成像结果表明QD-N3预处理再与PD共培养后的拟南芥幼苗根尖和叶片显示出强烈的绿色荧光，并且这种标记信号表现出一定的时间依赖性。此外，拟南芥用HPPD的抑制剂BM处理后，荧光信号大幅下降，这些结果证明了拟南芥组织中HPPD荧光标记新方案的可行性。

最后，作者探索标记策略在评估植物HPPD对不同生物胁迫响应中的应用。结果表明：不同的生物胁迫（高温、干旱、盐分、重金属和氧化条件）HPPD的表达明显上调，这些结果表明，HPPD生物正交标记不仅可用于观察拟南芥在不同非生物胁迫下的HPPD，还可通过HPPD标记过程中的荧光变化来评估植物所经受的非生物胁迫的程度。

总而言之，本文作者用了荧光团的准分子/单体发射特性，以及叠氮炔环加成反应，设计了一种荧光标记拟南芥中的HPPD生物正交策略。这种标记方案可以有效监测根组织和叶片上的HPPD，并评估植物所受胁迫的严重程度。此外，该荧光标记方法还可用于辣椒、玉米等作物体内HPPD分布的可视化研究。这些研究有力地证明了新的HPPD荧光标记方法的高效性和多功能性，该方法在探索HPPD的化学生物学功能和分子机制，以及分子育种、生长调节、可持续农业实践和除草剂开发研究方面具有重要意义。

文章作者：WCJ

原文引用：10.1002/anie.202312618

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