研究发现植物抗旱具体机制

2009-11-16

植物体内的一种激素脱落酸可帮助植物对抗干旱等恶劣生存条件,但科学界对这类植物激素的具体作用机制却知之甚少。西班牙等国研究人员日前发现脱落酸帮助植物抗旱的具体机制,为有效提高植物抗旱能力开辟了新思路。

此前研究曾发现,在正常环境下,植物体内一种名为PP2C的蛋白质会阻止脱落酸发挥作用,当植物处于极度干旱条件下时,这种阻断作用就会消失,植物细胞中脱落酸的含量上升,从而帮助植物抗旱。研究同时认为,PP2C蛋白质并不会直接作用于脱落酸,而是通过另外一群蛋白质间接发挥作用。这些“中介蛋白质”究竟如何协调二者间的关系一直是科研人员的兴趣所在。

西班牙国家研究委员会和位于法国的欧洲分子生物学实验室的研究人员在最近一期英国《自然》杂志上报告说,他们对这些“中介蛋白质”中一种名为PYR1的蛋白质进行三维结构分析后发现,这种蛋白质如同一只手,当植物体内的脱落酸含量少时,“手”处于张开状态,允许PP2C蛋白质阻止脱落酸发挥作用。当植物因环境刺激产生大量脱落酸时,这只“手”就会合拢,紧紧握住脱落酸,把PP2C蛋白质阻挡在外,防止其影响脱落酸的作用。

研究人员指出,他们的研究再次确认了上述“中介蛋白质”是天然脱落酸的一类重要受体。了解其与脱落酸相互作用的具体机制,就可以更有效地帮助植物具备更强的抗旱能力。



美国圣地亚哥Scripps研究所和加州大学的研究人员制作了一个重要植物激素脱落酸(ABA)与其目标蛋白PYR1结合的三维模型。ABA是植物在胁迫环境尤其是干旱环境下大量产生的物质,它可使植物开始储水。但是人们对ABA帮助植物耐旱的分子机制仍不清楚。因此了解这一机制可以帮助作物持久耐旱。

人们已经在寻找调节ABA信号通路的分子,Sean Cutler领导的一组科学家成功的鉴定出转导ABA信号的关键蛋白PYR1。

Cutler的这一发现使研究得以持续。“Sean的发现引出了新的问题”,文章的共同作者Julian Schroeder说,“我们想知道PYR1是ABA的受体,还是ABA连接了PYR1和其它蛋白”。

研究结果表明植物细胞中的PYR1是双分子结构,并且是ABA的靶标。每一个PYR1分子内部都有一个空间,当出现一个游离的激素分子时,将有一个空间被填充,这将引发所谓的“盖子”的关闭。

“这项科研成果转化为农业生产力的一条可能途径是设计一个化合物来模仿ABA的功能”,另一作者EliGetzoff说,“然后将这种化学物质喷洒到作物上,帮它们抗旱”。



来源:新华网

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