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植物如何击败热量

2019-04-11 15:12:26 • 来源：

日本RIKEN可持续资源科学中心的研究人员在植物中发现了一种基因，可以帮助保护它们免受过热。该研究发表在科学杂志“植物细胞”上，研究表明新发现的基因可以防止在非常高的温度下发生叶绿体膜的不稳定。

植物如何击败热量

我们都知道在炎热的炎热日子里被困在外面会有多么不舒服。现在，想象一下如果你是大豆或番茄植物而没有任何移动的机会，那将是多么糟糕。最终你的叶子可能因叶绿体膜损伤而变色，如果你没有得到任何缓解，你可能会死亡。幸运的是，对于植物而言，它们确实具有抵抗这种压力的天然防御，这种压力涉及改变构成叶绿体膜的植物脂肪。当热量导致叶绿体膜不稳定时，从膜脂中除去多不饱和脂肪酸，这使膜稳定。RIKEN的团队找到了负责这一过程的基因，并且由于他们的创新方法，他们很快就这样做了。

“我们假设，叶绿体脂质的分解将由一些未鉴定的基因控制，这些基因编码位于叶绿体中的脂肪酶，并由热应激诱导，”第一作者Yasuhiro Higashi解释道。“我们使用了几个公共组学数据库来分离参与热应激反应的候选基因，预测基因在植物中的表达位置，并在几种植物物种中找到基因同源物。”

脂肪酶是分解脂质的蛋白质。转录组分析鉴定了候选脂肪酶基因，蛋白质组学数据库能够通过预测哪些基因位于叶绿体中来缩小搜索范围。为了测试最可能的候选基因 - 他们随后命名为热诱导脂肪酶1(HIL1) - 他们创造了hil1突变体拟南芥植物，其中基因被破坏，并将突变体对热应激的反应与正常植物的反应进行比较。

他们发现突变植物对热更敏感，这意味着他们的病情在极端高温下比对照植物更加恶化，并且它们的存活率要低得多。更仔细的检查显示突变叶绿体中的膜重塑被部分破坏，并且并非所有多不饱和脂肪酸都从关键的甘油脂中除去。

这些实验在植物拟南芥植物中进行，拟南芥是植物研究中最常用的植物。该团队还使用公共微阵列数据进行了基因共表达分析，该数据揭示了与几种植物物种(包括水稻，西红柿，玉米和大豆)中的HIL1相关的保守网络。“我们有兴趣发现HIL1同源基因在主要作物物种中的功能，”Higashi指出。“我们希望我们对HIL1的了解可能有助于开发耐热胁迫的新植物品种，这有助于提高炎热环境下的作物产量。”

团队负责人Kazuki Saito也在关注全局。“对热量的这种自然反应并不新鲜，但了解它的运作方式是对抗全球变暖的一步，”他说。“我们的研究肯定有助于联合国在2015年制定的可持续发展目标(STG)，特别是目标2和13-气候行动和零饥饿。”

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