气候变化会使旱灾频发，威胁农作物的生长。保护农作物的一种潜在方法是通过对作物喷洒某种化合物，来提高作物的抗旱性。目前，伊利诺伊大学（University of Illinois）的研究者们发现了一种使作物减少水分流失的关键分子机理 ，该发现为科学家找到合适的作物抗旱化合物奠定了基础。
面对干旱的气候条件，植物的自然抵御力会增强。它们会产生植物激素——脱落酸（ABA）附着在一种称之为PYL受体的蛋白质上，从而引发一系列反应，最终促使植物叶片上的气孔关闭。伊利诺伊大学（University of Illinois）的研究人员萨拉·沙卡拉（Saurabh Shukla）解释称：“这样一来，植物便可以减少甚至是完全不流失任何水分，从而可以保持水分，延长寿命。”其中最为关键的就是植物激素ABA，但由于ABA稳定性较弱且分子结构比较复杂，所以不能直接喷洒在农田里。不过，沙卡拉指出，“如果我们能够了解这种植物激素的工作机理，就可以设计出一些具备相同机理的分子为我们服务。”科学家如果能找到一种既具备相同机理，又廉价、稳定且环保的激素，那么农民就可以利用它提高农作物的抗旱性。
但是要弄清楚ABA的具体工作机理并非易事。诸如X射线衍射等实验室技术虽然能够记录下ABA附着到PYL受体前后的状态，但却无法捕捉到附着前后的瞬间。因此，沙卡拉和同事们通过使用分子动态模拟器，观察到了ABA是如何落在PYL受体的具体细节。模拟器一帧一帧地显示了ABA是在何处、以何种方式与蛋白质结合，使其改变形状，从而使序列当中的下一个蛋白质被激活，最终促使植物叶片上的气孔关闭的全过程。最后几帧中ABA落到受体上，这与X射线衍射技术所预测的晶体结构完全一致，再次验证了模拟器的准确性。2017年2月11日至15日，在新奥尔良举办的第61届生物物理学学会会议上（the 61st Meeting of the Biophysical Society），该项目的研究团队展示了这项成果。
研究者称他们只模拟了两种特定类型的PYL受体，均是在拟南芥（A. thaliana）中发现的。沙卡拉称，由于绝大多数物种的PYL受体的结构都比较相似，因此他们的研究成果具有广泛的适用性。对于已知晶体结构的PYL受体，它们同ABA结合的蛋白质部分相同，结合处周围的结构也相似，这样的相似性意味绝大多数植物中都有相同的结合机制。
沙卡拉指出，研究者们会继续在其他植物当中验证这种机制，例如，水稻的PYL受体结构是已知的，因此可以去探索水稻中类似ABA的激素。研究者需要进行严密的计算和基因研究来识别这种化合物，他们的目标是不需要依靠基因工程便可以找到一种适用于所有物种的化合物。但是要让这种化合物产品出现在市场上，至少还需要10年的时间。
（编译 李楠）
