新發(fā)現(xiàn)決定了耐氣候植物的未來

研究人員發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)，可以作為植物根部的密封劑，控制土壤中養(yǎng)分和水的吸收。這一突破可能會導致培育能夠抵御氣候變化、需要更少水和化肥的作物。

諾丁漢大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了植物根部木質(zhì)素屏障的新成分以及位于根內(nèi)皮層中控制水分和養(yǎng)分吸收的 dirigent 蛋白 (DP) 的特定功能。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《科學》雜志上。

根功能和內(nèi)皮層

植物根部通過從土壤中吸收礦物質(zhì)養(yǎng)分和水并控制它們在植物中的適當平衡來發(fā)揮作用。這種控制是由稱為內(nèi)皮層的根部組織的特殊層發(fā)揮的。

內(nèi)皮層包含由木質(zhì)素構(gòu)成的溶質(zhì)和水運動屏障，木質(zhì)素與木材中存在的材料相同。這種不可滲透的屏障通過在細胞之間形成緊密的密封來阻止材料不受控制地移動到根部。這種密封確保了根部吸收養(yǎng)分和水的唯一途徑是通過內(nèi)皮層細胞。這使得細胞能夠完全控制通過根部進入和離開植物的物質(zhì)。

Dirigent 蛋白的作用

這項研究確定了木質(zhì)素沉積機制的新組件，其重點關(guān)注位于根內(nèi)皮層的 dirigent 蛋白 (DP) 的功能。這些蛋白質(zhì)與其他描述的根部調(diào)節(jié)成分協(xié)同作用，指導和組織木質(zhì)素在內(nèi)皮層中的正確沉積，從而使植物確保從土壤中獲得最佳的營養(yǎng)平衡。

該研究的領(lǐng)導者之一、諾丁漢大學生物科學學院的加布里埃爾·卡斯特里洛博士說：“今年世界部分地區(qū)的氣溫達到創(chuàng)紀錄水平，降雨量不穩(wěn)定，了解植物的機制變得更加重要，因此我們可以證明他們能夠確保未來的糧食供應(yīng)。這項研究展示了植物根部如何通過木質(zhì)素的沉積來調(diào)節(jié)水分和養(yǎng)分的吸收，木質(zhì)素的沉積受DPs的調(diào)節(jié)。如果沒有這些蛋白質(zhì)，適當?shù)母棵芊饩蜔o法完成，植物的營養(yǎng)平衡也會受到損害。我們可以利用這些知識來設(shè)計植物，使其能夠用更少的水和化肥生長。”

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