美国加州大学河滨分校进行的合成生物学研究提供了一个方略,即将植物重新“编程”使其消耗更少的水,为农作物改良打开了新的大门。
干旱是影响植物发育生长最为重要的环境胁迫因素。当植物遭遇干旱,它们会自然地生成脱落酸(ABA),这是一种抑制植物生长和减少用水消耗的应激激素。当这种应激激素与植物中的受体(特殊蛋白质)相结合时,将激发该受体并带来有益的变化——如闭合叶子的气孔以减少水分的蒸发,帮助植物生存下来。
在干旱时,喷洒脱落酸确实能帮助植物生存,但脱落酸成本高,在植物细胞内会迅速地失去活性且对光线敏感,因此,在农业生产中并没有被大量直接使用。很多研究团队正在致力于开发合成的模拟脱落酸以增强耐旱性,但是预计这将有一个漫长且高投入的研究过程。
不过,双炔酰菌胺——这种控制果蔬晚疫病的化学合成品已经广泛地应用于农业生产。那么,受到干旱威胁的农作物是否能被“编程”,使其对双炔酰菌胺做出如对脱落酸一般的反应,由此提高其在干旱时的生存能力?
从加州大学河滨分校Sean Cutler领导的专家团队的研究来看,答案是肯定的。
这些研究者在实验室里对拟南芥和番茄进行了研究。他们利用生物合成的方法开发了一种新的植物脱落酸受体,通过“编程”使其被双炔酰菌胺而不是脱落酸激活。研究者发现,当重新“编程”的植物被喷洒双炔酰菌胺时,通过激发脱落酸的反应路径,闭合气孔减少水分蒸发,其在干旱的条件下能更有效地生存。