研究称植物在三重胁迫下存活或依赖特定蛋白质bHLH35

密苏里大学研究人员在一项以拟南芥为模型的实验中发现,当植物同时遭遇过热、强光和盐碱土壤三重胁迫时,一种名为bHLH35的蛋白质可能成为其存活的关键。研究团队表示,该发现有助于进一步理解植物在多重胁迫下的细胞生物学机制,并为未来通过育种或基因编辑提升作物抗逆性提供潜在方向。

上述研究以“bHLH35介导植物对多重压力条件反应的特异性”为题,发表在《科学进展》(Science Advances)期刊上。论文作者之一、密苏里大学农业、食品与自然资源学院策展人杰出教授Ron Mittler指出,农业生产中常见的并非单一胁迫,而是热浪与洪水、强光与干旱等多种不利因素叠加出现,这会显著影响农作物产量。

Mittler长期在邦德生命科学中心开展植物逆境研究,关注过热、强光、盐碱土壤、干旱、酸性环境以及有毒重金属镉等因素,并通过不同组合的胁迫处理,寻找在特定情境下对植物具有保护作用的关键蛋白质线索。

在最新实验中,研究团队将三株拟南芥分别置于过热、强光与盐碱土壤的组合胁迫下:一株为野生型;一株删除或失活了bHLH35蛋白;另一株则经基因改造,含有额外的bHLH35蛋白。结果显示,在处理一天后,缺失bHLH35的植株死亡,野生型植株存活,而含有额外bHLH35的植株状态更为健康。

研究人员认为,这一结果提示植物在面对多重胁迫时,可能并非简单叠加单一胁迫的应答机制。Mittler表示,传统直觉可能认为不同胁迫分别由不同蛋白质应对,但实验显示,在特定的多重威胁下,可能存在“专门”负责该组合胁迫反应的蛋白质。

研究团队指出,若能进一步厘清哪些蛋白质在多重胁迫条件下发挥关键保护作用,未来或可将其作为育种或基因编辑的目标,以培育更能耐受复杂环境条件的作物。Mittler同时提到,尽管本研究使用的拟南芥并非玉米、大豆或小麦等主要农作物,但该研究提供了概念验证;鉴于多数作物中都存在该蛋白质的对应版本,其对农业生产的潜在影响仍有待后续研究持续跟踪。


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