繪製植物科學的分子圖—新聞—科學網

2020-11-25 科學網

 

科學家為模式植物擬南芥繪製「藍圖」。圖片來源：Chair of Proteomics and Bioanalytics

 

任何生物體的每個細胞都包含完整的遺傳信息，或者說是一個生物的「藍圖」，編碼所謂的DNA核苷酸構建塊序列。但是植物是如何創造出各種各樣的組織的呢？比如將光能轉化成化學能並產生氧氣的葉子，或者從土壤中吸收養分的根？答案就在各自組織細胞的蛋白質模式。

蛋白質是每個細胞的主要分子。它們是生物催化劑，在細胞內部和細胞之間傳遞信號，形成細胞結構等等。德國慕尼黑工業大學的蛋白質組學和生物分析教授Bernhard Kuster解釋說：「要形成這些蛋白質模式，不僅重要的是組織中存在哪些蛋白質，更重要的是數量。」例如，與光合作用機制有關的蛋白質主要存在於樹葉中，也存在於種子中，但含量要低1000倍。

研究小組利用生化和高通量分析方法對擬南芥模型進行了檢測，以發現更多關於其分子組成的信息。相關論文近日刊登於《自然》。

40年來，這種開著白色小花的不起眼的雜草一直是植物生物學的「實驗室老鼠」。它很小且容易種植，從對擬南芥的基礎研究中獲得的見解往往可以轉移到作物上，這一事實也使擬南芥成為植物育種研究的有趣對象。

研究人員表示，大部分數據都是使用液相色譜—串聯質譜法生成的，這種方法可以在一個實驗中同時分析數千種蛋白質，而生物信息學方法可以幫助分析大量數據。「我們第一次全面繪製了擬南芥模型植物組織的所有蛋白質。這讓我們對植物的複雜生物學有了新的認識。」Kuster說。

所有研究工作的結果都總結在一個虛擬圖集中，為以下問題提供了初步答案：2.7萬個基因中有多少是蛋白質（> 18000）；它們在生物體中的位置（如花、葉或莖）；數量有多少。所有數據都可以在ProteomicsDB的在線資料庫中免費獲得。

在未來，研究人員將把注意力轉向對農作物的分析，研究當植物受到害蟲攻擊時，蛋白質組是如何變化的，或者植物是如何適應氣候變化的。

相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2094-2

 

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