Cell：让植物更耐盐的特定蛋白

　　土壤中的高盐极大地胁迫着植物生物学，并降低了作物的生长和产量。现在，研究人员发现了一些特定的蛋白质，可让植物在盐胁迫条件下生长得更好，并可能有助于培育更耐盐的作物品种。

　　澳大利亚墨尔本大学的Staffan Persson教授带领了这项研究，他指出，不同于人类可以远离高盐饮食或喝更多的水，植物被困在高盐（或生理盐水）的土壤环境中，必须使用其他的策略来应对。

　　Persson教授之前在德国马普分子植物生理研究所工作，他指出：“世界上越来越多的作物面临着土壤中的高盐（也称为盐度）胁迫，影响全世界范围内20%的作物，与33%的灌溉农业用地。”

　　“据估计，到2050年，我们需要将粮食产量增加70%，才能养活多出来的23亿人口。盐度是这一目标的一个主要限制因素，到2050年将有50%以上的耕地可能受盐度的影响。”

　　“因此，在这样的条件下，寻找提高作物生长的基因和机制，对于农业有着非常重要的意义。”

　　该小组确定了一个蛋白质家族，可帮助植物在高盐环境中生长，并概述了一种机制，说明这些蛋白质如何帮助植物在盐胁迫条件下产生生物量。相关研究结果发表在最近的国际顶级学术期刊《Cell》。

　　Persson教授说：“植物如果想要成长和发育，就需要制造更大更多的细胞。不同于动物细胞，植物细胞被细胞壁包围，细胞壁指导着植物生长并防止疾病。重要的是，大多数植物的生物量是由细胞壁组成的，纤维素是它们的主要部分。”

　　“因此，植物的生长在很大程度上依赖于植物产生细胞壁和纤维素的能力，也包括胁迫条件下，所以，对细胞壁生物合成的研究，无疑是高优先级的一大问题。”

　　Staffan Persson博士和其他的研究小组先前的研究已经表明，产生一种蛋白复合物（称为纤维素合酶）的纤维素，可与一种胞内聚合物的结构（称为微管）相互作用，并受其指导。这种相互作用，对于植物细胞的形态和稳定性具有重要的作用。

　　目前的研究表明，一个以前未知的蛋白质家族，在盐胁迫条件下，可支持纤维素合成酶机制，该蛋白家族被命名为“Companions of Cellulose synthase（CC）”。Persson教授说：“我们发现，这些蛋白质——我们称之为CC蛋白质，是纤维素合成过程中纤维素合成酶复合体的一部分。”

　　研究人员发现，当植物暴露于高盐浓度时，CC基因的活性增加。因此，研究小组推测，这些蛋白质与植物的耐盐性有关。

　　这项研究的共同第一作者、Persson研究小组的博士研究生Christopher Kesten指出：“为了证明这一假设，我们在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中删除了CC基因家族的多个基因，并让植物生长在含盐介质中。比野生型植物相比，这些突变的植物表现得更糟。”

　　这项研究的共同第一作者、Anne Endler博士补充说：“在另外一个步骤中，我们制备了CC蛋白的荧光版本，并借助于一种特殊的显微镜观察到，它们在哪里以及如何运作。我们非常惊讶地看到，在盐胁迫条件下它们能够保持微管组织。这个功能可帮助植物在应激过程中能保持纤维素的合成。”

　　该研究小组表明，虽然对照植物可以保持它们的微管完整，但是缺乏CC活性的植物却不能这样做。微管功能的这种损失，可导致纤维素合成维持的失败，这说明了“生长在盐渍环境的植物为何生长放缓”。因此，这些结果提供了一种机制，说明了“在盐胁迫条件下CC如何辅助植物生物量的生产”。

　　在2015 年1月以前，Staffan Persson博士是马克斯普朗克分子植物生理研究所的课题组长。现在他在澳大利亚墨尔本大学生命科学学院工作。