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生物学家发现影响植物水平衡的蛋白

  宾夕法尼亚州立大学和北卡罗莱纳大学的研究者发现植物保卫细胞中的一种蛋白能够调节植物中水的平衡。这种调节可能控制植物中的水分,从而用更简单、环保、有效和实用的方法提高农作物的产量。

  在干旱、日照和其他刺激因素的作用下,保卫细胞打开气孔吸入CO2,释放O2和水分,或者关闭气孔。宾夕法尼亚州立大学的生物学教授Sarah M. Assmann,博士后Xi-Qing Wang和北卡罗莱纳大学的研究者发现,改变保卫细胞中的一个蛋白,能够减少细胞通过气孔丧失的水分。他们的研究结果刊登在2001年6月15日的《科学》上。

  Assmann说:“调节气孔对农业有重大意义。找到一种方法减少灌溉,同时增加光合作用和产量,对农业是非常重要的。”

  在模式生物拟南芥中,植物激素脱落酸(ABA)能够通过调节保卫细胞改变形状,减小气孔,来降低干旱时水分的丧失。北卡罗莱纳大学的研究者发现了一个拟南芥突变株,它的一种G蛋白缺少α亚基。分析发现,这个突变株丧失了对脱落酸的反应。结果,气孔不再受脱落酸调节,突变株比野生型丧失了更多的水分。

  动物包括人有大约20多种G蛋白调节细胞对气味、味觉和视觉的反应。植物中只有几种G蛋白,行使类似的功能,但是人们对这些蛋白的了解远不如对动物G蛋白的了解多。该项研究增加了人们对植物G蛋白的认识。

  “由于这些蛋白是生物对环境刺激反应的基础,我一直都对它们很感兴趣”,Assmann说,“然而直到现在,我们仍然没有好的方法来完整地了解植物对外界各种刺激的反应。如果我们找到这个方法,那么我们对于植物的认识就会大大提高了。”

  从G蛋白开始,研究者可能会对植物对外界刺激的反应有越来越多的认识。“我们不能说G蛋白在农作物中的作用和它在拟南芥中的作用完全相同,但是它是可能的,而且值得一试,”Assmann说,“这个工作可能还有其他的应用,比如控制气孔,使玉米在收获前水分减少。相反,如果我们能够控制保卫细胞,增加植物生长期的水分,减少灌溉费用,我们也能减少灌溉造成的对农作物有害的土壤盐碱化问题。

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