【研究新發現 調控植物感光抗旱】

天跡

【研究新發現 調控植物感光抗旱】

 

（中央社記者汪淑芬台北29日電）中央研究院植物暨微生物學研究所在光線與水兩項植物生長關鍵元素上，創新發現調控感光與抗旱機制；在全球氣候變遷加劇下，將有助讓農作更適應未來環境變化。

中研院植物暨微生物學研究所兩篇有關光線與水對植物生長的研究成果，由涂世隆及韋保羅研究團隊提出，分別於5月7日及22日，發表在「美國國家科學期刊」；中研院今天召開記者會說明。

中研院指出，近年來全球氣候變遷加劇，植物和環境間的交互作用成為植物科學中的重要課題；中研院植物暨微生物學研究所的主要研究領域，包括探討植物如何感測、反應和適應環境變化，希望能徹底了解植物功能，以理解環境變遷如何影響農業生產和植物的生態系統。

涂世隆研究團隊首度證實一種全新型態的酵素「藻橘色素合成(酉每)」(PUB synthase, PUBS)，具有啟動與活化植物光感應及訊息傳遞的功能，大幅修正以往學術界對植物的光感應認知。

韋保羅研究團隊則是發現不同品系的阿拉伯芥草在乾旱逆境下，所累積的脯胺酸(Proline)分子差異，可高達10倍；而差異是由一項RNA基因剪接變異所導致。

根據涂世隆團隊的研究，光線是植物發育生長的重要能量來源，而植物的「光敏素」 (phytochrome) 是一種能夠以感應光線，達到調節植物成長的光受器蛋白；過去學術界僅知在植物中一種名為「光敏色素合成(酉每)」的酵素，可以啟動與活化植物中的「光敏素」。

涂世隆研究團隊以苔蘚類植物「小立碗蘚」(Physcomitrella patens)為研究對象，首度證實另一種全新型態的酵素「藻橘色素合成(酉每)」(PUB synthase,PUBS)，也具有啟動與活化植物光感應及訊息傳遞的功能。

中研院說，涂世隆團隊這項重大發現，修正了以往學術界對植物光感應的認知；研究團隊還進一步篩選出「小立碗蘚」的「光敏素」在光線下所調控的基因並進行分析，結果發現非維管束植物中的「光敏素」，能夠很有效率地調控基因表現，以因應在光線下的生長，而調控方式與高等植物不同；這也是首次能夠以系統生物學的研究方法，探討非維管束植物中光受器調控基因表現的機制。

涂世隆研究團隊表示，「光敏素」這種酵素發現在非維管束植物，這類在演化上介於水生植物與陸生植物間、存在地球已超過數億年的原始生物中，表示其所調控的基因表現機制，對植物適應陸生環境應有其重要性，除了學術意義之外，未來或可被應用在農業生物技術上，調整作物的生長及分化。

韋保羅研究團隊致力研究植物在乾旱下對於有限水分的反應；研究團隊說，許多植物在乾旱逆境下會累積大量的脯胺酸(Proline)，這是一種胺基酸分子；但脯胺酸的累積與植物適應乾旱的相關性仍未釐清。

韋保羅是和美國德州大學的研究團隊發現，阿拉伯芥草在乾旱處理下，脯胺酸累積量在不同品系間的差異可高達10倍；主要是某些阿拉伯芥草品系中，「脯胺酸合成(酉每)」P5CS1的基因有特定同一型的基因變異，會促成「脯胺酸合成(酉每)」基因的RNA被不正常的剪接，因而無法產出有功能的「脯胺酸合成(酉每)」。

韋保羅研究團隊首度鑑別出植物中一個與RNA剪接相關的嚴重基因變異，從「脯胺酸合成(酉每)」基因變異和氣候數據間的關聯性，顯示脯胺酸含量變化的調控，在植物適應不同的水分和溫度條件時扮演重要的角色；

這項研究成果不僅是在學術上深入探討植物適應乾旱的機制，同時也意味著若希望以生物技術改造農作物耐旱性，脯胺酸代謝調控或許是最好的研究目標。

 

引用：http://n.yam.com/cna/garden/201205/20120529983007.html