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仙女环（Fairy Rings）是自然界的一种奇特景观，它指的是在草坪等地方出现的呈环形或者弧形生长的蘑菇丛，并且在这个环形区域内的草往往会生长的更加茂盛。研究发现三种化学物质（Fairy Chemicals）：AHX（2-azahypoxanthine）、AOH（2-aza-8-oxohypoxanthine）和ICA（imidazole-4-carboxamide）是促使仙女环形成的主要原因，因此被称为Fairy Chemicals。
2024年5月16日，来自
仲恺农业工程学院
、
日本静冈大学
和
广东省农业科学院水稻研究所
的科学家团队，在
Modern Agriculture
期刊发表综述文章《
From Fairy Rings to Fairy Chemicals. the story from nature to agriculture application-submission
》，总结了了Fairy Chemicals的研究现状、实际应用，重点讨论了这些化学物质在农业、医学和美妆业中发挥的重要作用，并对其未来进行了展望。
有趣的是
Fairy Chemicals
，不是蘑菇所特有的，其广泛存在于各种植物当中。
目前研究者已经解析了
Fairy Chemicals
的生物合成途径，并且探索出了人工合成的方法，为后人的研究工作提供了分子基础。
Fairy Chemicals在农业、医学和美妆领域均有亮眼的表现。
在农作物处理实验中，AHX和AOH能促进所有受试植物生长，而ICA则抑制植物生长。另外，Fairy Chemicals的处理能够提高多种作物的产量，例如水稻和小麦在经AHX和ICA处理后会产生10-26%的产量增幅。并且AHX和ICA会影响水稻和小麦的分蘖数。通过基因芯片分析发现Fairy Chemicals可能通过提高植物对氨、氮的吸收来提高对各种环境胁迫的耐受性，从而抵消环境胁迫下的分蘖数减少效应，进而实现增产。
在医学方面，Fairy Chemicals被发现具有治疗眼部疾病和癌症的潜在价值。视网膜在经受外界刺激后会形成一种病理性缺氧环境。在这种条件下，缺氧调控因子HIF被激活，导致血管内皮生长因子(VEGF)基因表达量异常增加，最终导致视网膜新生血管形成。这些新生血管会导致眼部炎症甚至压迫视觉神经。而有研究发现AHX和AOH能够抑制HIF的表达。白鼠在口服AHX之后，眼球中的新生血管的数量明显减少。荧光定量检测也表明AHX能够抑制HIF及VEGF相关基因的表达。这表明AHX和AOH可以作为HIF抑制剂来治疗视网膜疾病。另外有研究显示Fairy Chemicals能够抑制癌细胞中程序性细胞死亡蛋白1 (PD-1)和程序性死亡配体(PD-L1)的表达，并能够提高顺铂的抗肿瘤活性。
此外Fairy Chemicals还可以作为护肤品中的有效成分来发挥作用。临床试验表明AOH能够促进皮肤的新陈代谢，增加皮肤弹性，具有美白功效，且不会引发人体皮肤的过敏反应。目前日本已经有一款主要成分为AOH的护肤产品。
图二
Fairy Chemicals在农业、医学、美妆领域具有广泛应用
尽管Fairy Chemicals的研究已有数十年历史，但科研进展仍相对有限。缺乏各种作物剂量和效应方面的全面数据，也难以在不同植物物种中建立调控网络。此外，FCs在农业化学品中的广泛应用需要进行严格的生态评估，并持续观察长期效应。在植物病原体相互作用领域，多组学应用的迅速增长提供了新的研究机会。建立CRISPR/Cas9系统和基因编辑工具为FCs研究提供了新的途径。未来，还需深入研究Fairy Chemicals的信号传导机制和功能，并探索其在不同植物中的作用。综合来看，Fairy Chemicals在农业、医学、和化妆品领域有着广阔的应用前景，对跨学科研究的探索将深化我们进一步揭开这一大自然馈赠物的神秘面纱。
本文第一作者为仲恺农业工程学院
刘少隆硕士
，广东省农业科学院水稻研究所功能性水稻选育研究室
陈可副研究员
和
刘传光研究员
为共同通讯作者。日本静冈大学
河岸洋和
教授和
吴静
博士参与部分工作。本项目得到广东省水稻育种新技术重点实验室运行经费（2023B1212060042）、日本学术振兴会JSPS 特别推进研究「仙女环化合物的科学与其应用开发」、科学技术振兴机构JST，战略的创造研究推进事业 ACT-X 「高等菌类激素的解明」等经费资助。
