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科學家發現新化學物質 可催動休眠種子在高溫環境下的生長髮育

科學家發現新化學物質 可催動休眠種子在高溫環境下的生長髮育

2021-09-27 Comments 0 Comment

植物具有感知乾旱的能力,能夠在困難條件下釋放一種激素,以説明自身保持水分。 不過近日,加州大學河濱分校帶領的一支研究團隊指出 —— 在一種新發現的化學物質的刺激下,也可誘導原本處於休眠狀態的種子被啟動。 據悉,在全球變暖的情況下,炎熱地區的農作物產量會受到極大影響,但我們或可利用這種化學物質(Antabactin)來催動幼苗發芽。

1.jpg

(圖自:Pxfule.com,via UCR)

在發表於美國國家科學院院刊(PNAS)的一篇文章中,來自加州大學河濱分校的專案科學家兼研究作者 Aditya Vaidya 表示:

若攔住 ABA 激素,便可破壞植物中用於阻止種子萌發的化學途徑。 實驗表明,Antabactin 就可以起到這樣的作用,從而讓休眠的種子再次發芽。

據悉,這項工作基於該團隊打造的一種化學物質的基礎上,特點是能夠類比植物在應對乾旱脅迫時產生的ABA激素的作用。

Opabactin 可以減緩植物的生長,它的作用是誘導植物關閉葉子和莖上的小孔來防止水分流失。 ,因而有助於節約水分,保持種子不會枯萎。

接下來,UCR 團隊希望找到一種具有相反作用的分子 —— 讓種子打開毛孔,促進植物的發芽與生長。

2.png

紅外下,經 ANT 處理的小麥 / 番茄植物增強了它們的蒸騰作用(藍色區域)。

研究合著者、該校植物細胞生物學教授 Sean Cutler 補充道:「對於農民來說,加速或減緩植物生長的技術都至關重要。 而我們的新研究,就致力於如何科學管理這兩項需求」。

Sean Culter 表示:「為了找到 Opabactin 的對立面,Aditya Vaidya 遍歷了 4000 多種衍生物,並最終幸運地在大海中撈到了一枚針。 這種化合物不僅能夠阻斷 ABA 受體,而且效果非常顯著”

在題為《Click-to-lead design of a picomolar ABA receptor antagonist with potent activity in vivo》的論文中,團隊成員指出 ——

Antabactin 能夠對大麥和番茄種子起到加速其發芽的效果,且該化學物質能夠與 Opabactin 協同工作,説明作物在日漸乾燥和炎熱的世界中茁壯成長。

一旦 Antabactin 説明種子發育成健康的植物,農民就可在生長早期通過噴灑 Opabactin 來節約用水,以便植物在開花時積蓄到足夠的水分。 Vaidya 聲稱:

這就像是女性在孕期需要更高水準的營養一樣,植物在開花和即將結果時,對水分與營養的需求也更高 —— 對於大多數作物(尤其玉米和小麥等經濟作物)來說也是如此。

最後,研究團隊將繼續研究 ABA 針對其它植物物種的休眠喚醒效果,以及 Antabactin 能否作為一種化學工具,在不限制水的溫室環境中促進植物的生長。

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