植物通過產生或降解稱為木栓質的軟木狀層來改變其根部的滲透性，從而適應其營養(yǎng)需求。通過研究擬南芥中這一保護層的調控，由瑞士日內瓦大學 (UNIGE) 科學家領導的國際團隊發(fā)現(xiàn)了四種負責木栓質基因激活的分子因素。這些因素的鑒定允許生產根部連續(xù)覆蓋——或者相反，完全沒有——木栓質的植物。這些因素對于選擇對環(huán)境脅迫具有更強抵抗力的植物具有重要意義。這項工作發(fā)表在美國國家科學院院刊(PNAS) 上)。
根從土壤中吸收養(yǎng)分和水分必須是有選擇性的，尤其是當環(huán)境對植物有毒時。Suberin 存在于植物根部，是一種由脂質組成的物質，可作為抵御各種環(huán)境壓力的保護屏障。事實上，UNIGE 科學學院植物學和植物生物學系教授 Marie Barberon 之前的一項研究表明，軟木的主要成分木栓質可以覆蓋細胞壁，或者相反被降解改變根對環(huán)境中存在的養(yǎng)分的滲透性。因此，木栓質層可以保護植物免受水分流失和有毒元素(如鹽或鎘)的存在，但也可以優(yōu)化生長所需營養(yǎng)物質的獲取。
模式植物擬南芥的四個關鍵因素
為了了解木栓質的存在是如何被調節(jié)的，由瑪麗·巴伯倫 (Marie Barberon) 領導的一個國際團隊對內皮中存在的某些調節(jié)劑感興趣，內皮是圍繞運輸樹液并形成木栓質的血管的細胞層。本研究是在植物生物學中廣泛使用的模式生物擬南芥中進行的。.“我們能夠利用這種植物的一個特征，即其根部的透明度，在染色后直接在顯微鏡下觀察木栓質的存在與否，并可以確定其生產所必需的因素”，研究員 Vinay Shukla 解釋說在植物學和植物生物學系，本研究的第一作者。這使生物學家能夠確定負責在內皮層中形成木栓質的四種主要蛋白質。“因此，我們獲得了根部總是覆蓋著木栓質的植物。使用 CRISPR/Cas9 技術，我們還為這些在木栓質生產中受損的蛋白質生成了四重突變體”，Vinay Shukla 繼續(xù)說道。
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