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科學(xué)家破解水稻基因G蛋白 提升水稻抗逆境能力

時(shí)間:2016-03-24     來源:中新網(wǎng)
香港中文大學(xué)的生命科學(xué)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)合作,首次破解水稻基因中“YchF類G蛋白”結(jié)構(gòu)及功能,揭破水稻其中一項(xiàng)抗病害及對(duì)抗不良生長(zhǎng)環(huán)境的能力。領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)的教授林漢明表示,團(tuán)隊(duì)將會(huì)進(jìn)一步研究G蛋白的運(yùn)作機(jī)制,希望將有關(guān)發(fā)現(xiàn)實(shí)用化。

    中大農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大豆研究中心主任、生命科學(xué)學(xué)院教授林漢明表示,G蛋白是生物中常見的基因,但學(xué)術(shù)界鮮有人詳細(xì)鉆研。研究團(tuán)隊(duì)在2007年起開始研究水稻中G蛋白,及后發(fā)現(xiàn)G蛋白在水稻中有如一個(gè)“開關(guān)掣”,可提升水稻自身的抗病害能力,以及在高鹽分土地生長(zhǎng)的能力。

    不過,一般情況下G蛋白會(huì)與兩種“核苷酸”(能量及信息傳遞分子):ATP、GTP結(jié)合。G蛋白與ATP結(jié)合就會(huì)減低水稻的抗病害能力;與GTP結(jié)合就會(huì)減低水稻耐鹽生長(zhǎng)能力。 

    研究團(tuán)隊(duì)利用與中國農(nóng)大的“X晶體學(xué)研究技術(shù)”(陳忠周教授領(lǐng)導(dǎo)),拆解了G蛋白的結(jié)構(gòu),再配合“定點(diǎn)突變技術(shù)”,定點(diǎn)測(cè)試ATP、GTP與G蛋白的化學(xué)反應(yīng),證實(shí)ATP、GTP明顯影響水稻的抗病、對(duì)抗不良生長(zhǎng)環(huán)境的能力。 

    隨后研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),植物特有的“OsGAP1”蛋白可以改變ATP、GTP結(jié)構(gòu),令A(yù)TP、GTP沒法與G蛋白結(jié)合,G蛋白就可以啟動(dòng),令水稻自行提升抗病害及對(duì)抗不良生長(zhǎng)環(huán)境的能力。 

    為測(cè)試發(fā)現(xiàn)成果,團(tuán)隊(duì)利用白葉枯菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。白葉枯菌可令水稻葉枯死,使稻米無法生長(zhǎng),導(dǎo)致農(nóng)夫完全無收成的“絕收”。當(dāng)水稻的G蛋白啟動(dòng)后,雖然沒法阻止感染,但受感染的水稻仍可生長(zhǎng),可勉強(qiáng)保住“谷種”。另外,團(tuán)隊(duì)測(cè)試高鹽分生長(zhǎng)環(huán)境,G蛋白啟動(dòng)的水稻仍然可以生長(zhǎng),而沒啟動(dòng)的水稻就沒法生長(zhǎng)。

    林漢明形容,G蛋白是用來控制植物會(huì)否“發(fā)燒”。他稱人類有病就會(huì)“發(fā)燒”來提升抵抗力,但人類不會(huì)時(shí)常處于發(fā)燒狀態(tài),植物亦如是。因此一般情況下,水稻會(huì)傾向關(guān)閉G蛋白。 

    林漢明指出,本次研究結(jié)果,未必可即時(shí)找到應(yīng)用途徑,但可作為“技術(shù)儲(chǔ)備”,萬一出現(xiàn)常用技術(shù)都無法對(duì)應(yīng)的水稻疾病,屆時(shí)或可藉G蛋白為引子,牽引出新領(lǐng)域的研究或?qū)Σ摺?/div >