研究人员发现了一种蛋白质，可以作为植物根部的密封剂，控制土壤中养分和水的吸收。这一突破可能会导致培育能够抵御气候变化、需要更少水和化肥的作物。
诺丁汉大学的研究人员发现了植物根部木质素屏障的新成分以及位于根内皮层中控制水分和养分吸收的 dirigent 蛋白 (DP) 的特定功能。他们的研究结果发表在《科学》杂志上。
根功能和内皮层
植物根部通过从土壤中吸收矿物质养分和水并控制它们在植物中的适当平衡来发挥作用。这种控制是由称为内皮层的根部组织的特殊层发挥的。
内皮层包含由木质素构成的溶质和水运动屏障，木质素与木材中存在的材料相同。这种不可渗透的屏障通过在细胞之间形成紧密的密封来阻止材料不受控制地移动到根部。这种密封确保了根部吸收养分和水的唯一途径是通过内皮层细胞。这使得细胞能够完全控制通过根部进入和离开植物的物质。
Dirigent 蛋白的作用
这项研究确定了木质素沉积机制的新组件，其重点关注位于根内皮层的 dirigent 蛋白 (DP) 的功能。这些蛋白质与其他描述的根部调节成分协同作用，指导和组织木质素在内皮层中的正确沉积，从而使植物确保从土壤中获得最佳的营养平衡。
该研究的领导者之一、诺丁汉大学生物科学学院的加布里埃尔·卡斯特里洛博士说：“今年世界部分地区的气温达到创纪录水平，降雨量不稳定，了解植物的机制变得更加重要，因此我们可以证明他们能够确保未来的粮食供应。这项研究展示了植物根部如何通过木质素的沉积来调节水分和养分的吸收，木质素的沉积受DPs的调节。如果没有这些蛋白质，适当的根部密封就无法完成，植物的营养平衡也会受到损害。我们可以利用这些知识来设计植物，使其能够用更少的水和化肥生长。”
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