植物細胞水通道蛋白但是多樣性可能是改善作物收成的關鍵

科學家們對控制進出植物細胞的關守網絡的工作方式有了新的認識，研究人員認為，這是開發產量更高，應對極端環境能力更強的糧食作物的關鍵。

用螢光蛋白標記水通道蛋白顯示它們在細胞膜中的位置。 這些看門人幫助將物質移入或移出細胞。植物首先需要生長的所有東西都必須通過其細胞膜，該膜由稱為水通道蛋白的微小孔篩保護。

「水通道蛋白（AQPs）是一種古老的通道蛋白，存在於從細菌到人類的大多數生物中。在植物中，它們對許多植物過程至關重要，包括水的運輸，生長和發育，脅迫響應，根營養吸收和光合作用， 」澳大利亞國立大學（ANU）ARC轉化光合作用卓越研究中心（CoETP）的前博士學位學生Annamaria De Rosa說。

「我們知道，如果我們能夠操縱水通道蛋白，它將為農業打開許多有用的應用領域，包括提高農作物的生產力，但是首先我們需要更多地了解它們的多樣性，進化史以及它們在植物中的多種功能， 德羅莎女士說。

他們的研究於本周發表在《 BMC植物生物學》雜誌上。 他們確定了菸草中的所有不同類型的水通道蛋白（Nicotiana tabacum），這是一種與主要經濟作物（例如番茄，馬鈴薯，茄子和辣椒）密切相關的模型植物。

「我們根據基因結構，蛋白質組成，在植物細胞中以及在植物的不同器官中的位置以及它們的進化起源描述了76種類型的沙漏形微觀通道。這些結果非常重要，因為它們將幫助我們 將基礎研究轉移到應用農業。」 De Rosa女士說，他的博士項目專注於水通道蛋白。

「中心（CoETP）對了解水通道蛋白非常感興趣，因為我們認為它們是通過光合作用進行能量轉換的關鍵參與者，並且還可以控制植物的用水方式。這就是為什麼我們認為我們可以使用水通道蛋白來增強植物的性能和作物的適應力 應對環境變化」，生物研究學院和ANU CoETP的首席研究員Michael Groszmann博士說。

從植物的根部到花朵，無處不在的水通道蛋白在每個位置以每秒驚人的1億個分子的速度運輸著截然不同的分子。 水通道蛋白通道的結構決定了其運輸的底物，因此決定了其功能，從水分和養分從根到芽的運輸，到脅迫信號或種子發育。

「我們專注於菸草，因為它是一個快速增長的模式物種，它使我們能夠從實驗室擴展到田間，從而使我們能夠評估現實情況下的表現。菸草與幾種重要的商業作物緊密相關，這意味著我們 可以很容易地將我們在菸草中獲得的知識轉移到番茄和馬鈴薯等物種中。菸草本身具有商業用途，並且對生物燃料和基於植物的製藥領域有了新的興趣，」他說。

「這項研究非常令人興奮，因為水通道蛋白在功能和運輸基質方面的多樣性，意味著它們在作物改良方面具有許多潛在應用，包括提高耐鹽性，更有效地使用肥料，提高耐旱性，甚至更有效。 對疾病感染的反應。它們目前正在水過濾系統中使用，我們的結果可能有助於擴大這些應用範圍。水通道蛋白的未來充滿了可能性，」格羅茲曼博士說。

這項研究由澳大利亞國立大學領導的澳大利亞研究委員會（ARC）轉化光合作用卓越中心（CoETP）資助，該研究中心旨在改善光合作用的過程，以增加主要糧食作物產量（例如高粱， 小麥和大米）。

版權作品，未經PaperRSS書面授權，嚴禁轉載，違者將被追究法律責任。

PaperRSS，關注生命科學，高校院所科研進展。