确定可能的植物生长开关

时时烦恼

(点击图片查看全貌。)这些是用红色染料染色的拟南芥根尖细胞。右图显示,当IRK受到抑制时,细胞分裂增加。资料来源:杰米·范·诺曼/ UCR

蛋白质可能是拯救因极端天气或气候变化而濒临灭绝的作物的关键。

加州大学河滨分校(UC Riverside)的一项新研究发现了一种控制植物生长的蛋白质——这对于一个农作物可能被气候变化摧毁的时代来说是个好消息。

研究人员在寻找植物细胞分裂或扩张方式的线索时发现了这种名为IRK的蛋白质。他们在一种与芥菜有关的植物的根细胞中发现了“烦恼”。

“当这种蛋白质存在时,根会感知到一个信号,告诉细胞不要分裂,”领导这项研究的杰米·范·诺曼(Jaimie Van Norman)说,她是UCR植物科学的助理教授。“如果我们能让植物忽略这些信号,我们就能让它在其他条件下无法生长的情况下生长。”

该小组对IRK的研究成果最近发表在细胞发育。研究表明,关闭产生IRK的基因会增加植物根部细胞分裂的次数。额外的细胞会导致更大的根,可能会使植物更好地从土壤中吸收养分,长得更大。

在某些情况下,农民也可能希望限制植物生长。例如,保持杂草小,或试图暂停作物生长,直到严重的风暴过去。IRK可以帮助实现这两个目标。

范诺曼说:“这一发现为我们提供了另一种控制增长的方法。”“了解植物本身是如何停止生长的,也可以让我们加速生长。”

到目前为止,Van Norman的团队只测试了关闭IRK基因在芥属植物拟南芥中的作用。然而,范诺曼说,IRK蛋白也存在于其他作物中。

IRK蛋白植物根细胞

IRK蛋白(图中绿色部分)位于植物根部细胞的一侧。资料来源:杰米·范·诺曼/UCR

这项研究不仅因其对作物和粮食安全的潜在影响而引人注目,而且因为在历史上对根的研究不如对植物地上部分的研究多。范诺曼说,这可能是由于相对难以接近的根的性质。

然而,根对于植物的生存和地上植物器官(如叶子、花朵和果实)的生产是至关重要的。因此,了解它们的功能和发育对提高作物产量至关重要。

先前的研究已经研究了植物细胞之间从根部到嫩枝向上和向下传递信号的作用,反之亦然。这项研究表明根部细胞间的通讯也很重要。

“有一个长期存在的假说,认为这种细胞间的水平交流很重要,这项研究提供了新的证据,”范诺曼说。

接下来,范·诺曼希望弄清楚是否较大的根能更好地抵抗压力。农作物面临的一些最大挑战包括干旱和土壤高盐度。

盐类在土壤中积累既有自然来源,也有人为来源,如灌溉用水中的肥料和盐类。如果土壤表层盐分过多,就会阻碍植物生长的重要过程,甚至导致作物完全衰竭。

由于过于谨慎,而且没有精确的盐度测量,农民们传统上过度灌溉他们的土地,把盐输送到较低的土壤深处,那里对庄稼的危害较小。然而,随着水的数量和质量越来越少,这种做法正受到密切关注。

范诺曼说:“有可能是这样,通过了解当致病基因被关闭后会发生什么,我们可以使根系生长对威胁粮食安全的土壤条件不那么敏感。”

2019年12月26日作者:Roya Campos, Jason Goff, Cecilia Rodriguez-Furlan和Jaimie M. Van Norman细胞发育
DOI: 10.1016 / j.devcel.2019.12.001

第一个发表评论打开“确定植物生长的可能开关”

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。