新發(fā)現(xiàn)的激素有助于防止植物脫水

日本RIKEN可持續(xù)資源科學中心(CSRS)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種小型激素，可以在土壤中沒有水的情況下幫助植物保持水分。該研究發(fā)表于4月4日的“自然”雜志上，展示了當水稀缺時，肽CLE25如何從根部移動到葉子，并通過關閉葉子表面的孔隙來幫助防止水分流失。

在動物中，肽激素是小的氨基酸鏈，它們在血液中移動，有助于在環(huán)境變化時保持身體平衡。例如，當您的血壓低時，您的身體會產(chǎn)生激素血管加壓素，血管加壓素在血液中循環(huán)并起到縮小動脈的作用，從而使您的血壓恢復到正常水平。

植物也有激素 - 稱為植物激素 - 但科學家對它們的了解卻少得多。RIKEN CSRS的植物科學家想知道是否有任何植物激素對物理 - 非生物脅迫有反應。正如第一作者Fuminori Takahashi所解釋的那樣，“雖然我們知道植物中的一些肽激素介導細胞發(fā)育，但直到現(xiàn)在還沒有人發(fā)現(xiàn)任何可以調節(jié)對脫水等物理應激的反應。”

研究小組首先研究了在根部和ABA中合成的CLE肽，這種激素已知在葉子中積累并幫助閉合毛孔以應對干旱脅迫。將許多CLE肽應用于植物根部表明僅CLE25導致葉中ABA增加和孔閉合。該團隊確定這兩個事件之間的聯(lián)系是制造ABA所需的酶的增加。除了這種人為情況外，他們還發(fā)現(xiàn)，受到脫水脅迫的植物根部的CLE25水平增加，導致相同的結果。接下來的問題是CLE25是否會通過植物循環(huán)系統(tǒng)。

在活細胞中檢測功能性肽激素非常困難，因為其量很小。“我們解決了這個問題，”Takahashi說，“通過使用高靈敏度質譜系統(tǒng)，并開發(fā)一種篩選系統(tǒng)，可以識別從根到射的移動多肽。”通過這項技術，研究人員能夠標記CLE25分子并觀察它們從根部到葉子的運動，表明它確實是一種移動荷爾蒙，并且它可能與葉子中的其他分子相互作用產(chǎn)生ABA。

在研究CLE25在到達葉片后如何誘導ABA合成之前，該團隊創(chuàng)建了缺乏CLE25或ABA的突變植物，并進行了幾項對照實驗，證實了他們的發(fā)現(xiàn)。特別是，在僅僅3小時的脫水后，沒有CLE25的植物已經(jīng)顯示出比對照植物少7倍的葉ABA并且失去了更多的水。最后，研究小組檢查了幾個突變體，發(fā)現(xiàn)葉片中的BAM1 / BAM3受體是CLE25和ABA產(chǎn)生之間的聯(lián)系。

現(xiàn)在他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了CLE25肽激素，并確定了它如何幫助植物保持水分，團隊相信這只是一個開始。作為高橋指出，“我們的研究絕對具有在現(xiàn)實世界中的應用，并應有助于該拿在移動肽系統(tǒng)的優(yōu)點非生物脅迫抗性作物發(fā)展的植物。”

RIKEN CSRS的團隊已經(jīng)在這方面有自己的計劃。“首先，”Takahashi解釋說，“我們正在研究比天然更有效的抗變形肽。其次，我們正致力于將功能性肽與肥料混合，以提高田間作物的抗旱性。”

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