作者:刘如楠 来源: 中国科学报 发布时间:2019-11-12
选择字号:
应对作物干旱的新攻略

 

两个关键蛋白3CB与PYL10结合的结构    图片来源:《自然》

今年秋收时节,江西省的旱情引起了广泛关注。截至11月1日,旱情导致486.6万人受灾,农作物受灾452.1千公顷,82.1千公顷作物绝收。

气象部门预测,11月份江西省降雨持续偏少。这对于靠天生长的脐橙、蜜橘、蜜柚等作物来说,无疑是“要命”的消息。

最近发表在《科学》上的一项研究未来或许能拯救这些作物的命运。

来自美国加州大学河滨分校等机构的研究者研制了一种名为Opabactin(简称OP)的化学物质,它可以帮助植物保持水分,减少由干旱造成的农作物损失,帮助农民更好地应对气候变化。

本文的通讯作者、加州大学河滨分校的植物细胞生物学教授肖恩·卡特勒(Sean Cutler)说:“干旱是全球农作物歉收的首要原因。OP是一种令人兴奋的新工具,它可以在降水不足时帮助农民控制农作物的生长。”

众所周知,在秋冬季节,大量植物叶片会自然脱落。这是由于植物在干旱、寒冷等不良生长环境中,体内分泌的脱落酸(ABA)导致的。ABA会减慢植物的生长速度,在不枯萎的前提下,使植物的水分消耗尽可能地减少。

卡特勒说:“科学家很早以前就知道,用ABA喷洒植物可以提高其耐旱性。但是,它成本昂贵且不够稳定,因此难以推广。”

卡特勒团队在2013年曾研制出化合物“quinabactin”,这是天然激素ABA的可行替代品,已经有公司以此化合物为基础进行了其他研究,并申请了十多项专利。但是,quinabactin在一些重要作物上的效果并不明显,例如种植范围最广的主粮小麦。

当天然激素ABA与植物细胞中的激素受体分子结合时,它会形成两个紧密的键,就像是双手紧紧抓住手柄,但quinabactin只能抓住其中一个手柄。

研究人员们综合虚拟筛选、X射线晶体学和结构指导设计等方法,研制出了ABA模拟物OP。其受体亲和力相对于ABA提高了约7倍,在植物体内最高可提高10倍,这使其成为“超级激素”。它对小麦、番茄、大麦、拟南芥等不同作物种类均有效。

同时它反应迅速,卡特勒的团队发现,在几个小时内,其释放的水生植物数量就有了显著改善,使种植者在应对干旱方面更具灵活性。

卡特勒说:“我们做的事情是工厂无法做到的,两周后,如果持续干旱,我们就可以制定提高农作物产量的措施,例如应用OP。”

目前,该团队希望找到一种与OP作用相反、可以加快生长速度的分子,以便在水分充足的可控环境和室内温室中应用。

卡特勒说:“有时候,你想加快生长速度,而有时候又想放缓生长速度。我们的研究希望解决这两种需求。”(刘如楠编译)

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aaw8848

《中国科学报》 (2019-11-12 第5版 农业科技)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
新型肺炎病毒3CL水解酶高分辨率晶体结构公布 稻米蛋白品质形成分子机制获揭示
鸽子羽毛让机器人像鸟一样飞翔 薇甘菊:“疯狂”的植物杀手
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文