研究人員發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)，可以作為植物根部的密封劑，控制土壤中養(yǎng)分和水的吸收。這一突破可能會(huì)導(dǎo)致培育能夠抵御氣候變化、需要更少水和化肥的作物。
諾丁漢大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了植物根部木質(zhì)素屏障的新成分以及位于根內(nèi)皮層中控制水分和養(yǎng)分吸收的 dirigent 蛋白 (DP) 的特定功能。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
根功能和內(nèi)皮層
植物根部通過從土壤中吸收礦物質(zhì)養(yǎng)分和水并控制它們?cè)谥参镏械倪m當(dāng)平衡來發(fā)揮作用。這種控制是由稱為內(nèi)皮層的根部組織的特殊層發(fā)揮的。
內(nèi)皮層包含由木質(zhì)素構(gòu)成的溶質(zhì)和水運(yùn)動(dòng)屏障，木質(zhì)素與木材中存在的材料相同。這種不可滲透的屏障通過在細(xì)胞之間形成緊密的密封來阻止材料不受控制地移動(dòng)到根部。這種密封確保了根部吸收養(yǎng)分和水的唯一途徑是通過內(nèi)皮層細(xì)胞。這使得細(xì)胞能夠完全控制通過根部進(jìn)入和離開植物的物質(zhì)。
Dirigent 蛋白的作用
這項(xiàng)研究確定了木質(zhì)素沉積機(jī)制的新組件，其重點(diǎn)關(guān)注位于根內(nèi)皮層的 dirigent 蛋白 (DP) 的功能。這些蛋白質(zhì)與其他描述的根部調(diào)節(jié)成分協(xié)同作用，指導(dǎo)和組織木質(zhì)素在內(nèi)皮層中的正確沉積，從而使植物確保從土壤中獲得最佳的營養(yǎng)平衡。
該研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一、諾丁漢大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院的加布里埃爾·卡斯特里洛博士說：“今年世界部分地區(qū)的氣溫達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄水平，降雨量不穩(wěn)定，了解植物的機(jī)制變得更加重要，因此我們可以證明他們能夠確保未來的糧食供應(yīng)。這項(xiàng)研究展示了植物根部如何通過木質(zhì)素的沉積來調(diào)節(jié)水分和養(yǎng)分的吸收，木質(zhì)素的沉積受DPs的調(diào)節(jié)。如果沒有這些蛋白質(zhì)，適當(dāng)?shù)母棵芊饩蜔o法完成，植物的營養(yǎng)平衡也會(huì)受到損害。我們可以利用這些知識(shí)來設(shè)計(jì)植物，使其能夠用更少的水和化肥生長。”
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