2014年,粮农组织发布的《粮食不安全状况2014》报告指出,世界饥饿人口已达10.2亿,创历史最高水平。该组织还宣称,这还不包括那些正在遭受维生素缺乏、营养不足和其他形式营养不良的人,遭遇粮食安全困扰的人其总人数可能接近30亿——约占世界总人口的一半。
来自卡内基大学的Kangmei Zhao和Sue Rhee的新工作揭示了一种新的机制,通过这种机制,植物能够迅速激活对细菌感染的防御。这一研究可以提高作物产量,减轻全球的粮食负担。
Rhee解释说:“了解植物如何对压力环境做出反应,可以让我们制定出策略,保护粮食和作物免受不断变化的气候影响。”
这项工作发表在eLife上,研究员研究了一种名为Camalexin的植物防御化合物,包括它是如何通过基因被激活的。
像其他植物代谢物一样,Camalexin是由专门的工人——称为酶的蛋白质合成的,这种酶还执行着细胞的许多功能。当植物处于环境压力下时,Camalexin会激活编码这些酶的基因。研究人员还发现该植物细胞能够迅速启动生产线,并在适当的时候对外部或威胁作出反应。
想象一下,一个细胞的基因组是一个巨大的图书馆,每个基因是一本书,而每个染色体是一个极其巨大的书架。细胞有不同的机制,可以在这个庞大的信息库中迅速找到它所需要的基因,以便将它转录和翻译,制造出编码的蛋白质,并对环境条件做出反应,包括威胁和压力。
Camalexin和其他防御化合物对植物来说通常是有毒的。所以,一直制造这些防御化合物对植物来说是很不利的。植物科学家们早就知道,受到害虫和病原体的攻击时,植物才会合成这些防御化合物。科学家现在对一个分子机制有了新的掌握,该机制可精确地让植物在特定时间制造出Camalexin。这一发现可以为应对气候变化和全球饥饿的战略提供信息,甚至可以为合成植物中提取的药物提供信息。
该研究论文题为"A novel bivalent chromatin associates with rapid induction of camalexin biosynthesis genes in response to a pathogen signal in Arabidopsis",已发表在eLife期刊上。
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