《保护植物免受干旱的新发现》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 金慧敏
  • 发布时间:2017-02-27
  • 气候变化会带来严重的干旱,威胁着植物生长。伊利诺伊大学研究人员发现一种保护植物免受干旱的措施:对植物喷洒一种化合物,诱发作物更加耐旱。他们认为通过确定关键的分子机理,可以使植物减少水分损失。

    面对干旱,植物可以诱发自然防御。它们产生一种激素,即脱落酸(ABA),ABA与一种蛋白结合,产生PYL受体,触发一个反应链,关闭叶片的毛孔。这样植物保留了水资源,可以在干旱环境中持续生长。

    研究人员认为问题的关键是ABA激素。由于ABA的中度稳定和分子结构的复杂性,ABA不能直接喷洒在田野中。当然可以通过理解激素的作用原理,可以设计一些分子,让它们起到与ABA一样的功用。这个分子还应该是廉价、稳定和环境友好的,农民才可以用它让作物更抗旱。

    利用分子动态模拟,研究人员首次揭示了ABA结合PYL受体的分子细节。通过逐帧的模拟显示了如何、在哪里激素结合蛋白,以及引起形变,关闭叶片毛孔。研究人员想确定水稻的这种机制,将开展更加严格的计算和基因学研究以确定这个结合过程。

相关报告
  • 《【科技日报】新疆发现多个植物新属种》

    • 来源专题:中国科学院亮点监测
    • 编译者:yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间:2018-08-01
    •         中国科学院昆明植物研究所种质库采集人员在赴新疆开展种子采集时,曾收集到几号鉴定困难的种子。经过最新确认,属我国尚未记载的物种。   研究人员经过形态解剖,查阅相关植物志及国内外相关标本及咨询类群专家后,确认新发现的物种分别是紫草科土库曼狼紫草、十字花科天山糖芥、菊科犁形棘头花、茜草科盾苞茜和轮叶拉拉藤,其中盾苞茜属和棘头花属为我国新记录属。   据介绍,在我国31000余种维管植物中,仅限于新疆分布的物种达1700多种,是我国陆地生态系统的关键地区之一,也是我国野生植物种质资源的重要分布区之一。   依托中国科学院昆明植物研究所建设运行的中国西南野生生物种质资源库除对本次新发现的盾苞茜、轮叶拉拉藤、天山糖芥等3个中国新分布物种的种子作了收集保存外,还通过与国内的教学、科研机构及保护区合作,使黄花牛耳朵、竹溪风毛菊、竹溪繁缕、希陶木、七齿珍珠菜等近年来新发表的物种种子得以妥善收集和保存。   种质库是国家重大科技基础设施,目前种质库已初步建成我国野生植物种质资源保存装置和科学研究体系,旨在对我国野生植物种质资源进行抢救性保护和战略储备,特别是对珍稀濒危、特有和具有重要经济价值的物种进行优先收集保存,为我国生物资源储备提供安全保障。截至2017年12月,种质库通过采集保存种子的方式,已保存了我国野生植物种子9837种,占我国种子植物总数的三分之一。   此项科研成果已以《中国种子植物两个新记录属和5个新记录种》为题,发表在国际植物分类学期刊《土耳其植物学杂志》上。
  • 《Science新发现:神奇的蛋白质可以密封植物的根部》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2023-11-10
    •     研究人员发现了一种蛋白质,这种蛋白质可以密封植物的根部,以调节从土壤中吸收养分和水分,这一发现可能有助于开发需要更少水和化肥的耐气候作物。     诺丁汉大学的研究人员发现了植物根系中木质素屏障的新成分,以及位于根内胚层中控制水分和营养吸收的dirigent proteins直接蛋白(DPs)的特定功能。他们的研究结果发表在Science上。 植物根系的功能是从土壤中吸收矿物质养分和水分,并控制它们在植物体内的适当平衡。这种控制是由一种叫做内胚层的根组织的特殊层施加的。内胚层包含一个由木质素构成的溶质和水运动的屏障,木质素与木材中存在的物质相同。这种不可渗透的屏障通过在细胞之间形成一个紧密的密封来阻止物质进入根部的不受控制的运动。这种密封保证了营养物质和水分被根部吸收的唯一途径是通过内胚层细胞。这允许细胞完全控制通过根进入和离开植物的物质。     这项研究已经确定了木质素沉积机制的新组成部分,其重点是位于根内胚层的直接蛋白(DPs)的功能。这些蛋白质与其他描述的根调控成分协同作用,指导和组织木质素在内胚层中的正确沉积,使植物确保从土壤中获得最佳的营养平衡。来自诺丁汉大学生物科学学院的Gabriel Castrillo博士是这项研究的领导者之一,他说:“今年世界部分地区的气温达到了创纪录的水平,降雨不稳定,了解植物的机制变得越来越重要,这样我们就可以在未来证明它们,以确保未来的食物供应。”     本研究揭示了植物根系如何通过木质素的沉积来调节其对水分和养分的吸收,而木质素的沉积是由DPs调节的。没有这些蛋白质,适当的根密封就不能完成,植物的营养平衡就会受到损害。我们可以利用这些知识来设计植物,使它们能够在更少的水和化肥的情况下生长。”