干天触发叶子发出一个增长信号告诉根保持增长

Sainsbury剑桥大学实验室的科学家们(SLCU)发现了一个新的分子信号通路,引起叶片暴露在低湿度时,确保植物根系对水保持增长。

植物在干旱的土壤条件,采取行动来节约用水通过产生干旱的应激激素脱落酸(ABA)。几十年来植物科学家认为干土,ABA在根部,然后运送到树叶。在这个root-to-shoot信号通路,阿坝关闭微观叶毛孔,称为气孔,防止水分流失。近年来,科学家已经证明,其他还root-to-shoot信号告诉叶子做出自己的ABA节水。

一项新的研究发现,当植物的叶子暴露在干燥的空气(低湿度),他们发出一个信号相反的方向植物的根——也用ABA——告诉他们保持增长。这是一个令人惊讶的发现是阿坝通常认为是生长抑制剂,生长促进剂。

这shoot-to-root信号通路可能帮助工厂寻找水深入到土壤,使它更大的生存机会。

如今干旱响应记录在根部,与其说研究shoot-to-root信号,亚历山大·琼斯博士研究小组想要找到更多关于发生了什么在干燥的空气条件下地上的树叶。他们发现低湿度shoot-to-root信号可以作为植物的早期预警准备未来的水资源短缺。

该发现发表在自然植物琼斯成为可能,通过团队的新一代生物传感器的设计和再造,ABACUS2。

工程生物传感器来检测植物激素在植物在高分辨率

亚历山大·琼斯的研究小组正在开发在薇芙o生物传感器,揭示在植物激素动态前所未有的决议和,因此,开辟新的研究方向。他们创造若植物通过修改植物基因组表达专业生物传感器蛋白质,可以让科学家们看到和衡量一个特定的激素,当生物传感器结合。

作者马修Grange-Guermente做了很多的生物传感器使用啤酒酵母工程(酿酒酵母)作为纳米工厂改进的变异体的原始脱落酸浓度和吸收传感器1 (ABACUS1)。由此产生的下一代ABACUS2生物传感器是一个FRET-based生物传感器能够检测动态ABA水平在体外,而且在植物细胞、组织和整体幼苗。这种技术进步允许在单个细胞低ABA浓度植物被量化,包括能够确切地跟踪环境压力增加ABA水平。

“我们认识了好几年,在低湿度、植物优先考虑根系生长。在许多物种湿度减少,即使光合作用和拍摄增长降低,根增长保持甚至增加,”詹姆斯·罗博士说,这项研究的第一作者。

”这一现象背后的分子机制一直是一个谜,直到ABACUS2允许我们衡量ABA浓度在细胞水平上的拟南芥幼苗。我们看到,当树叶经验低湿度强调ABA积累在根技巧。树叶反应干燥的空气和告诉根继续增长,使植物保持觅食的深层土壤水。”

或许更令人惊讶的是,阿坝历来被认为是一个生长抑制剂。“即使一些植物科学家们惊奇地发现,ABA能促进根系生长,”罗说,“但实际上很重要,这样工厂可以继续寻找水地面在水分胁迫下。”

ABA浓度水平是关键——适量的ABA保持根系生长,但过多的ABA和根将停止增长。

亚历山大·琼斯博士说这对ABA浓度意味着植物不反应过度:“根ABA来自于韧皮部,从拍摄和传输糖和激素在根尖卸载。ABA信号可以调整根系生长的湿度变化,”琼斯说。“低湿度的叶子调节ABA积累在根部,反之亦然,低土壤水分调节根ABA的树叶。这表明根,可以每个系统调节对方的反应强调,可能只是在本地有经验,从而提供一个健壮的系统来克服水的压力。”

“这是有用的基本信息来帮助理解下的生理变化发生在作物灌溉那里的空气可能会干,但根是生长在潮湿的土壤条件与气候变化——越来越普遍。”

罗推测,可能有两个信号在玩耍,未来的研究将着眼于识别信号是树叶和树根之间发生干旱和低湿度下压力。

参考:罗J, Grange-Guermente M,尹浩然,Exposito-Rodriguez。下一代ABACUS生物传感器揭示细胞ABA动态驾驶根系生长在低空中湿度。Nat植物。2023年6月26日在线发表。doi:10.1038 / s41477 - 023 - 01447 - 4

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