通過(guò)操縱COLAD途徑，科學(xué)家可以改變植物對(duì)環(huán)境的反應(yīng)。例如，它可以提高植物耐受高鹽度等脅迫的能力。
研究人員希望他們發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究成果將為新的作物改良策略開(kāi)辟道路，這對(duì)于我們面對(duì)為2050年估計(jì)將達(dá)到近100億的人口提供糧食安全的前景至關(guān)重要。
氯醛途徑有助于調(diào)節(jié)植物細(xì)胞中稱為葉綠體的結(jié)構(gòu)。葉綠體是決定植物的細(xì)胞器。除了許多其他代謝、發(fā)育和信號(hào)功能，葉綠體還負(fù)責(zé)光合作用——一個(gè)利用太陽(yáng)能為生命細(xì)胞活動(dòng)提供能量的過(guò)程。
因此，葉綠體不僅對(duì)植物至關(guān)重要，而且對(duì)無(wú)數(shù)依賴植物和農(nóng)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)也至關(guān)重要。
葉綠體由成千上萬(wàn)種不同的蛋白質(zhì)組成，其中大多數(shù)蛋白質(zhì)是由細(xì)胞的其他部分制成的，并從細(xì)胞器中進(jìn)口。必須非常小心地調(diào)節(jié)這些蛋白質(zhì)，以確保細(xì)胞器保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。氯AD途徑通過(guò)去除和處理不必要的或受損的葉綠體蛋白發(fā)揮作用；因此，CHLORAD這個(gè)名字代表“葉綠體相關(guān)蛋白降解”。
首席研究員保羅賈維斯教授說(shuō)：“從進(jìn)口用于識(shí)別葉綠體蛋白的機(jī)器——20年來(lái)為葉綠體提供新的蛋白質(zhì)——我們發(fā)現(xiàn)，CHLORAD途徑首次揭示了如何從葉綠體中去除不需要的蛋白質(zhì)。'
研究員齊華玲博士說(shuō)：“我們之前的研究表明，葉綠體膜中的蛋白質(zhì)被葉綠體外的蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)消化。因此，關(guān)鍵問(wèn)題是：如何從膜中提取葉綠體蛋白來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？我們對(duì)CHLORAD系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)回答了這個(gè)問(wèn)題，我們發(fā)現(xiàn)了兩種在這個(gè)過(guò)程中起作用的新蛋白質(zhì)。
聯(lián)合研究員William Broad博士補(bǔ)充道：“葉綠體是真核細(xì)胞的細(xì)胞器。它們起源于10億年前的光合細(xì)菌，通過(guò)一種叫做內(nèi)共生的過(guò)程。值得注意的是，CLAD系統(tǒng)包含真核生物起源和細(xì)菌起源的混合物。這提供了一個(gè)有趣的例子來(lái)說(shuō)明真核宿主細(xì)胞是如何逐漸進(jìn)化的，并以一種新穎的方式選擇可用的工具來(lái)管理它們的內(nèi)共生細(xì)胞器。
生物技術(shù)和生物科學(xué)研究委員會(huì)前沿生物科學(xué)負(fù)責(zé)人Peter Burlinson說(shuō)：“這種生化途徑的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)很好的例子，說(shuō)明了基礎(chǔ)植物生物學(xué)研究的見(jiàn)解如何能夠揭示更高產(chǎn)作物的潛在新策略。這有助于解釋基礎(chǔ)科學(xué)在應(yīng)對(duì)重大全球挑戰(zhàn)方面的價(jià)值，這些挑戰(zhàn)包括全球人口增長(zhǎng)、環(huán)境壓力和對(duì)糧食安全日益增長(zhǎng)的需求。
到2050年，目前的糧食生產(chǎn)水平必須至少提高70%，以滿足不斷增長(zhǎng)的世界人口的需求，飲食偏好應(yīng)該轉(zhuǎn)向更多的動(dòng)物產(chǎn)品，而世界上38%的土地和70%的淡水已經(jīng)用于農(nóng)業(yè)。非生物脅迫，包括干旱、高溫和低溫、土壤鹽分、養(yǎng)分缺乏和有毒金屬，是產(chǎn)量損失的主要原因。根據(jù)作物和地理位置，作物生產(chǎn)力下降50-80%。
因此，發(fā)展能夠在壓力下獲得穩(wěn)定產(chǎn)量的抗逆作物是保障未來(lái)糧食安全的重要策略?？紤]到伴隨全球氣候變化的極端天氣條件越來(lái)越頻繁，這種需求尤為迫切，將導(dǎo)致更嚴(yán)峻的環(huán)境壓力、更頻繁的植物病害爆發(fā)以及產(chǎn)量和收獲質(zhì)量下降。
牛津大學(xué)的研究商業(yè)化部門(mén)牛津大學(xué)創(chuàng)新(OUI)正在管理這項(xiàng)技術(shù)。
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