科学家发现了基因调节因子可以让干旱后的植物再水化

日本RIKEN可持续资源科学中心的科学家发现，NGA1蛋白对植物对脱水的正常反应至关重要。该研究发表在美国国家科学院院刊上，展示了NGA1如何控制一个关键基因的转录，最终使植物在干旱期后能够存活。

想象一下当你忘记给植物浇水一两周时会发生什么。通常情况下，再次给他们喝水后，他们仍然会很好。这看起来很简单，但它实际上是一个复杂的生物过程，依赖于一种叫做ABA的植物激素。为了成功补液，ABA必须在脱水的早期阶段积累，然后 - 除其他外 - 通过关闭植物叶子中的毛孔来防止水分流失。

虽然科学家们对ABA及其作用了解很多，但他们并不了解ABA如何开始积累以应对脱水压力。首席科学家Hikaru Sato和他的团队筛选了一个包含1,670个转基因植物品系的文库，并进行了一系列实验来解决这个问题。

团队使用的筛选方法有点独特。正如Sato解释的那样，“我们使用了一种用嵌合抑制沉默技术创建的植物系列库。这种特殊技术用于鉴定植物遗传学中的新型转录因子。”

寻找具有与ABA缺陷型突变体相似特征的植物，他们发现了一种植物系，其中NGA与嵌合阻遏物结构域的过表达导致脱水胁迫期间NCED3酶水平降低。这是非常有希望的，因为植物需要NCED3来制备ABA，他们接下来假设NGA是一种转录因子，可以控制NCED3的产生，并最终控制ABA的生物合成。

事实证明，有一整个NGA蛋白家族，研究小组表明它们都与NCED3基因区域结合，从而触发其转录。但故事并不那么简单。该小组为NGA家族的每个成员创造了转基因植物，发现NGA蛋白天然存在于植物的不同部位，并且在脱水胁迫时表现出不同的表达模式。一些在根部表达，而另一些在叶子中表达。NGA表达的时间也在不同的行之间变化。这意味着它们不太可能以相同的方式响应干旱压力。

为了确定哪种NGA蛋白质对于天然ABA合成是重要的，他们为每种蛋白质创建了敲除突变体。当有水时，所有植物都能正常生长。在扣留水直至植物枯萎后，NGA1突变体保持干燥并且不能通过再水化复苏。所有其他突变体都可以再水化。

提高耐旱性是植物科学家的首要任务。“一些研究表明，提高ABA水平可以提高植物的耐旱性，”佐藤指出。“我们发现NGA1对于ABA生物合成是必需的，因此可能有助于开发增加干旱胁迫耐受性的新途径。”

当然，所有实验都会带来更多问题。佐藤和他的团队的下一步是找出干旱压力如何导致NGA1水平增加。

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