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     时间:2021-04-08 10:05:07  来源:

    日本RIKEN可持续资源科学中心(CSRS)的研究人员发现了一种小激素,当土壤中没有激素时,这种激素可以帮助植物保持水分。该研究于4月4日发表在自然杂志上,该研究显示了CLE25肽在缺水时如何从根部移动到叶片,并通过关闭叶片表面的毛孔帮助防止水分流失。

    在动物中,肽激素是氨基酸的小链,它们通过血液移动,并在环境变化时帮助保持人体平衡。例如,当您的血压低时,您的身体会产生荷尔蒙加压素,该激素会在血液中循环并使您的动脉变窄,从而使您的血压恢复到正常水平。

    植物也有荷尔蒙(称为植物激素),但是科学家对它们的了解却少得多。RIKEN CSRS的植物科学家想找出是否有任何植物激素对物理“非生物”胁迫产生反应。正如第一作者Fuminori Takahashi解释的那样:“尽管我们知道植物中的某些肽激素可调节细胞的发育,但直到现在,还没有人发现任何调节身体对压力(如脱水)反应的物质。”

    该团队首先研究了在根部和ABA合成的CLE肽。一种已知可在叶片中积累并帮助关闭毛孔以应对干旱胁迫的激素。在植物根部施用许多CLE肽表明,只有CLE25会导致叶片中的ABA增加和孔闭合。研究小组确定这两个事件之间的联系是制造ABA所需酶的增加。除了这种人工情况之外,他们还表明,遭受脱水胁迫的植物根部中CLE25的水平增加,从而得出相同的结果。下一个问题是CLE25是否通过工厂循环系统运行。

    在活细胞中,检测功能性肽类激素非常困难,因为其数量非常少。高桥说:“我们解决了这个问题,通过使用高灵敏度质谱系统,并开发了一种可以识别从根到芽移动的可移动多肽的筛选系统。”借助这项技术,研究人员能够标记CLE25分子,并可视化它们从根到叶的运动,这表明它确实是一种移动激素,并且很可能与叶子中的其他分子相互作用产生ABA。

    在研究CLE25到达叶片后如何诱导ABA合成之前,研究小组创建了缺少CLE25或ABA的突变植物,并进行了几次对照实验以证实其发现。特别是,仅脱水三小时后,不含CLE25的植物已经显示出比对照植物少7倍的叶片ABA,损失的水分也更多。最后,研究小组检查了几个突变体,发现叶子中的BAM1 / BAM3受体是CLE25与ABA产生之间的联系。

    既然他们已经发现了CLE25肽激素并确定了它如何帮助植物保持水分,那么该团队有信心这仅仅是个开始。正如Takahashi指出的那样:“我们的研究在现实世界中绝对具有应用价值,应该有助于利用植物中的移动肽系统开发非生物抗逆性作物。”

    RIKEN CSRS的小组已经在这个方向上有了自己的计划。高桥解释说:“首先,我们正在研究比天然肽更有效的抗逆性修饰肽。第二,我们正在研究将功能性肽混入肥料中的方法,以增强田间作物的抗旱性。”

     

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