蛋白質(zhì)可能是挽救受極端天氣威脅的農(nóng)作物的關(guān)鍵所在

加州大學(xué)河濱分校的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)了一種控制植物生長的蛋白質(zhì)，這對于農(nóng)作物因天氣變化而倒伏的問題來說具有重要意義。這項(xiàng)研究成果最近發(fā)表在《發(fā)育細(xì)胞》（Developmental Cell）雜志上。

IRK蛋白質(zhì)可以有助于促進(jìn)或限制作物生長

研究人員是在尋找植物細(xì)胞分裂或擴(kuò)張方式的線索時發(fā)現(xiàn)了這種被稱為IRK的蛋白質(zhì)，在一種與芥菜有關(guān)的植物的根細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了IRK。

當(dāng)這種蛋白質(zhì)存在時，植物的根會感知到一種信號，告訴細(xì)胞不要分裂，如果能讓植物忽略這些信號，或許可以讓它在原本不可能生長的條件下生長。

研究表明，關(guān)閉產(chǎn)生IRK的基因會導(dǎo)致植物的根細(xì)胞分裂次數(shù)增加。增加的細(xì)胞可以長出更大的根，可以促使植物更好地從土壤中吸收營養(yǎng)，長得更粗壯。

在某些情況下，農(nóng)民也希望限制植物生長。例如，阻止雜草生長，或在嚴(yán)重風(fēng)暴過去之前暫停作物生長。IRK可以有助于實(shí)現(xiàn)這兩個目標(biāo)。

這一發(fā)現(xiàn)提供了另外一種控制生長的方法，了解植物本身是如何停止生長的，也可以加速植物生長。

該研究為了解根的功能和發(fā)育以及提高作物產(chǎn)量提供了新的支持

到目前為止，該研究團(tuán)隊(duì)只在芥屬植物擬南芥上測試了關(guān)閉IRK基因的效果。然而，研究人員稱，在其他作物中也發(fā)現(xiàn)了IRK蛋白。

這項(xiàng)研究之所以引人注目，不僅因?yàn)槠鋵ψ魑锖图Z食安全的潛在影響，還因?yàn)閷χ参锔康难芯繗v來不如對植物地上部分的研究那么深入。這種局面可能是根部相對難以接近觀察的性質(zhì)導(dǎo)致的。

然而，根是植物生存和生產(chǎn)地面植物器官（如葉子、花和果實(shí)）的關(guān)鍵所在。因此，了解根的功能和發(fā)育對提高作物產(chǎn)量至關(guān)重要。

先前的研究已經(jīng)考察了植物細(xì)胞間信號上下傳輸——從根到芽，從芽到根——的作用。這項(xiàng)研究表明跨根細(xì)胞間的信號傳輸也很重要。

長期以來，有一種假說認(rèn)為這種細(xì)胞間的水平信號傳輸很重要，這項(xiàng)研究為此提供了新的證據(jù)。

下一步的研究方向

接下來，研究人員希望了解更加粗壯的根是否能更好地承受環(huán)境壓力。農(nóng)作物面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)包括干旱和土壤鹽分過高。

鹽分在土壤中積累，有自然的，也有人為的，比如肥料和灌溉用水中的鹽分。如果在土壤表層積聚太多的鹽分，就會阻礙植物生長的重要過程，甚至導(dǎo)致作物完全歉收。

由于過于謹(jǐn)慎且無法精確測量含鹽量，農(nóng)民通常采用過度灌溉方式，把鹽送到對作物危害較小的較深的土壤中。然而，由于水的數(shù)量和質(zhì)量都不斷下降，這種做法正受到審視。

如果能了解產(chǎn)生IRK的基因在關(guān)閉時會發(fā)生什么，或可降低威脅糧食安全的土壤條件對根系生長的影響。

來源：加州大學(xué)河濱分校