植物对盐胁迫的反应机制 这种方法可以用来设计适应性更强的作物

看来植物的未来将充满挑战。预计气候变化将给地球上已经在干旱条件下挣扎的一些地区带来大范围的干旱。为了减少对农业的潜在破坏性影响，研究人员正在寻求帮助植物抵御极端环境危害(包括干旱和盐胁迫)的策略。当灌溉水穿过土壤时，盐会沉淀，然后被植物根系吸收，从而降低整体生产力。

一种方法是研究植物的自然进化，以应对过量盐的压力。在《细胞报告》的一项新研究中，由宾夕法尼亚大学生物学家布莱恩d格雷戈里和研究生斯蒂芬J安德森领导的研究人员发现了一种机制，可以通过操纵这种机制来培育更耐盐的作物。

他们的研究表明，RNA分子上的一个小标签——转化为蛋白质的转录物——有助于稳定和保护这些遗传物质。当植物暴露在高盐条件下时，称为N6-甲基腺苷或m6A的RNA标记可以阻止编码蛋白质的转录物分解，从而帮助植物更有效地应对具有挑战性的条件。

“这就是我们帮助农民的方式，”宾夕法尼亚大学文理学院生物系副教授、论文资深作者格雷戈里说。“我们需要找到制造更多耐盐和抗旱植物的方法，操纵这条道路可能是实现这一目标的一种方式。”

生物体要产生任何蛋白质，必须先有相应的信使RNA链(mRNA)。但是并不是所有的mRNA都转化成蛋白质。有些人还没到那个阶段就会堕落。近年来，哺乳动物和植物生物学家一直关注m6A标记作为一个过程的参与者，在这个过程中，mRNA被定位于维持或破坏。

格雷戈里说，“这个标志引起了人们的兴趣。”"它被发现是mRNA中最丰富的内部修饰."

在哺乳动物中，大多数研究指向标记mRNA的标记以进行破坏。尽管一些研究表明它可能在植物中以同样的方式工作，Gregory，Anderson和他的同事们希望得到一个更全面的观点。

通过分析成熟拟南芥的叶子，研究人员在正常植物和那些添加了m6A的酶已被全球消除的植物中识别出m6A，从而在实验中耗尽了它们的标记。

他们发现，在正常植物中用m6A标记的丰富转录物比m6A缺失的突变植物中的转录物低得多，这表明该标记具有稳定转录物的保护能力。

研究小组仔细比较了正常植物和突变植物，发现m6A通过防止酶在转录物存在时降解它们来保护转录物。当标记缺失时，转录物被裂解，然后降解。

“这有点意外，”安德森说。“但事实证明，这种不稳定性发生在这些标记应该出现的地方，而不是在实验组的植物中。”

下一步是问为什么植物可能首先进化出这种机制。研究人员认为，从正常植物和突变植物之间受影响的基因来看，m6A标记可能与胁迫反应有关。然而，为了测试，他们在高盐土壤中种植植物，并重复他们的实验。

他们发现，盐处理导致植物在与盐胁迫反应和干旱胁迫相关的mRNA转录物上附着更多的m6A标记。换句话说，这些工厂正在努力应对环境挑战。

“这为植物调节压力反应提供了一个动态和非常强大的机制，”格雷戈里说。"你可以把这个标记移到你想保留的抄本上."

“也有证据表明，”安德森说，“植物可能能够从它们不想要的转录物中主动移除标记。我们仍在研究这种机制。”

“这项工作，”资助这项研究的国家科学基金会的卡伦科内说，“提供了一种令人兴奋的新理解，即基因组信息如何与来自环境的信号相互作用，从而为有机体产生有益的结果。结果有望打开大门。探索未来的生物将如何使用基于RNA的机制来保持在不断变化的环境中生存所需的鲁棒性和适应性。这个发现与NSF的10个概念直接相关，理解生命规则：预测表型。”

在其他后续实验中，格雷戈里的实验室将检查该标记是否涉及植物的其他胁迫条件，如它们被细菌或真菌等生物破坏。格雷戈里和他的同事们还计划在对农业很重要的植物物种上进行实验，比如大豆。

进一步的研究还可以帮助他们了解植物将这种标记附着到转录物上的机制，从而帮助他们制定工程植物策略，以更好地抵御干旱带来的挑战性条件。

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