植物耐旱性可再“編程”

　　 美國加州大學河濱分校進行的合成生物學研究提供了一個方略，即將植物重新“編程”使其消耗更少的水，為農作物改良打開了新的大門。

　　干旱是影響植物發育生長最為重要的環境脅迫因素。當植物遭遇干旱，它們會自然地生成脫落酸（ABA），這是一種抑制植物生長和減少用水消耗的應激激素。當這種應激激素與植物中的受體（特殊蛋白質）相結合時，將激發該受體并帶來有益的變化——如閉合葉子的氣孔以減少水分的蒸發，幫助植物生存下來。

　　在干旱時，噴灑脫落酸確實能幫助植物生存，但脫落酸成本高，在植物細胞內會迅速地失去活性且對光線敏感，因此，在農業生產中并沒有被大量直接使用。很多研究團隊正在致力于開發合成的模擬脫落酸以增強耐旱性，但是預計這將有一個漫長且高投入的研究過程。

　　不過，雙炔酰菌胺——這種控制果蔬晚疫病的化學合成品已經廣泛地應用于農業生產。那么，受到干旱威脅的農作物是否能被“編程”，使其對雙炔酰菌胺做出如對脫落酸一般的反應，由此提高其在干旱時的生存能力？

　　從加州大學河濱分校Sean Cutler領導的專家團隊的研究來看，答案是肯定的。

　　這些研究者在實驗室里對擬南芥和番茄進行了研究。他們利用生物合成的方法開發了一種新的植物脫落酸受體，通過“編程”使其被雙炔酰菌胺而不是脫落酸激活。研究者發現，當重新“編程”的植物被噴灑雙炔酰菌胺時，通過激發脫落酸的反應路徑，閉合氣孔減少水分蒸發，其在干旱的條件下能更有效地生存。

　　“通過基因工程為植物重新‘編程’，我們成功地使得農用化學品找到了新的應用——這是之前從未做過的。”Cutler說，“我們期望這一利用合成生物學改變植物反應的方略，會促使更多的化學合成品被用于控制其他有益的特性——例如抗病性或生長率。”

　　“實際上，利用合成生物學已經規避了這種障礙，我們用的是在實際中已應用的東西，通過對植物再“編程”，使得這種化學物質控制植物的水消耗。”Cutler說。

　　蛋白質工程是一種系統地構建蛋白變異體且能夠測試其新屬性的方式。Cutler等利用蛋白質工程創造了匹配的且可有效激活雙炔酰菌胺的植物受體。這些“受體”被導入擬南芥和番茄中，它們對雙炔酰菌胺的反應和對脫落酸的反應是相同的。在缺乏雙炔酰菌胺時，這些植物與其他沒有這種蛋白的植物的區別很小。