专访无心插柳打开植物生长开关中

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天目新闻记者谢履冰

将动物体内的常见蛋白“插入”植物体内,会发生什么样的奇妙反应?

RNA,即核糖核酸,是存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体。在好奇心的驱动下,科学家们利用RNA表观遗传修饰技术,将调控动物生长的发育蛋白插入水稻、土豆等植物中。

他们惊奇地发现,受此影响,植物细胞“疯长”,作物产量、抗逆性都大大提高。

近日,北京大学贾桂芳、美国芝加哥大学何川和贵州大学宋宝安课题组合作,将相关成果发表在《自然—生物技术》上。

水稻改造前后对比图源:何川

发育蛋白FTO主要存在于动物体内,能够调控动物的生长发育,也能间接影响人体肥胖。

然而在植物中,这个蛋白是不存在的。为何将FTO转入植物体内,它却能调控植物的多种表型,让其产量、生物量变大呢?

何川在接受《天目新闻》记者采访时表示,植物体内的不同酶控制着植物的不同表型,比如叶长、叶片数目等。FTO蛋白进入到植物体内,改变了控制植物生长的动态平衡,并误打误撞地打开了植物体内的“生长开关”。

以水稻和马铃薯这两种重要经济作物为例,在引入FTO后,实验室内的水稻单株产量增加达3倍之多。而在田间,水稻和马铃薯的产量和生物量也显著增加了约50%。

土豆改造前后对比图源:何川

“虽然我们现在并不理解植物体内为何存在这个开关,这个开关有何意义,但后续,我们会在这些方面做大量工作,搞清FTO调控植物发育的具体机理。”何川说。

与此同时,研究人员还发现,FTO蛋白的过表达能显著促进植物根系生长,增强光合作用,提高它们的抗旱能力。如若将这项技术应用在生态作物上,无疑能让它们更好地控制沙漠、防风固沙。

研究人员还在其他多种植物上试用了这项技术,都得到了相似的结果。

“这意味着这种技术可能对大多植物具有普适性,一个简单的方法就能改变它们的生长。”何川说。

过去的作物育种多是针对某一种植物做定向培育。科研人员会通过研究一种植物的特定通路,找到合适的改造方法,进而培育出更优良的品种。这也需要花费较长时间去了解一种植物,积累相关的知识、经验。

“但我们这种方法简单、‘粗暴’、直接。对大多数品种的植物而言,我们不太需要了解植物的生长机制,只需拨动一个被FTO调控的开关,就可能让它们迅速提高产量。”何川表示。

未来,何川等科学家还将继续深耕这项技术,在搞清FTO在植物体内机理的基础上,也有可能更有针对性地调控植物生长,适用于多种应用场景。

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