突破发展抗旱作物

植物开发了各种应对机制抑制压力引起的干旱和高温等极端环境中。例如,一些植物将经历落叶或关闭气孔减少水损失和增加生存的机会。这些机制是如何激活的细节endomembrane系统仍未明确。

最近,细胞器生物起源中心和功能、生命科学学院香港中文大学(中大)技术取得重大突破在识别和功能描述一个新的人口巨头COPII囊泡激素调节和非生物(干旱)强调在植物,与潜在影响开发耐旱作物,因此未来的环境可持续性。结果已发表在著名科学杂志《自然》上发表的植物。

endomembrane系统中的内质网(ER)真核细胞的膜和分泌蛋白的主要蛋白质合成工厂。COPII涂布囊泡随后负责调停蛋白从内质网到高尔基体的运输。货物的准确选择泡决定细胞的体内平衡。

江教授梨纹,Choh-Ming李教授生命科学和中心主任细胞器生源论和功能,强调了研究项目的重要性,“气候变化对全球粮食安全构成了很大的威胁。理解贩卖蛋白质和细胞器的机制在植物生物起源和功能可以带给我们的见解对提高抗旱能力和生产产量的作物通过生物工程。本项目主要针对COPII泡生产的激素调节机制下干旱压力及其相关蛋白质反应。”

该研究小组结合生化、细胞、分子和蛋白质组学方法与先进的电子显微镜技术和经验在过去的二十年里重建COPII泡使用植物种苗首次在体外。他们已经鉴定出巨型COPII囊泡,一个正常的两倍COPII泡,引起脱落酸(ABA)治疗。这些巨大囊泡包大量stress-relevant膜蛋白质目的地,触发机制和缓解压力的植物。

他们还透露,巨人的感应COPII囊泡是由蛋白质AtSar1a。在干旱胁迫实验环境中,AtSar1a-lacked突变体植物,与野生物种相比,气孔打开更广泛,最终遭受强烈的水损失。基于这些新发现,研究小组提出了一个新颖的分子机制基础植物对非生物胁迫的响应和为未来的发展提供了新的见解/植物生物技术作物耐旱植物,对环境可持续性与潜在的影响。

江教授说,“我们开始这个项目大约10年前与兰迪SCHEKMAN教授合作,2013年诺贝尔生理学或医学奖得主,我们学会了在体外重建的技术。它非常具有挑战性,因为多个高级技能开发和使用在植物第一次学习COPII囊泡。这项研究不仅发现了一个新颖的分子机制植物响应非生物压力,但也为未来的发展提供了新的见解的耐旱植物/作物植物生物技术,标志着一个新的里程碑,我们团队的研究成果在领域的卓越计划”。

参考
李B,曾庆红Y,曹W,等。不同的巨头外套拟南芥蛋白质复合体II泡人口。Nat植物。2021;7 (10):1335 - 1346。doi:10.1038 / s41477 - 021 - 00997 - 9

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