一种新发现的蛋白质赋予植物耐旱性

由农业基因组学研究中心(CRAG)CSIC研究员NúriaSánchez-Coll领导的研究人员首次表征了AtMC3的功能，AtMC<>是偏半胱天冬酶家族的蛋白质，参与模式植物拟南芥的耐旱性。

这项工作与几个国际研究中心和大学合作发表在《新植物学家》杂志上，强调了维管组织对植物应对与缺水和渗透压力相关的不利条件的重要性。

植物作为无柄生物，不能像动物一样移动，已经进化出忍受缺水和干旱胁迫时期的方法。然而，气候危机导致的干旱现象日益严重，对农业生产力构成严重威胁。

植物维管系统的重要性

植物依靠其连接远距离分离器官的血管系统来协调生物体水平上对缺水的有效反应。血管组织的主要成分是木质部和韧皮部，这些组织在内部输送液体和营养物质。当木质部将水分和养分从根部向上输送到茎和叶时，韧皮部将光合作用过程中叶子中产生的可溶性有机化合物分配到植物的其余部分。

在这项工作中，CRAG研究人员首次发现AtMC3蛋白仅位于韧皮部中。更具体地说，AtMC3存在于脉管系统的特定细胞类型中，称为伴侣细胞，其代谢支持主要的韧皮部转运细胞(筛分元件)，如根尖的荧光显微镜图像所观察到的那样。

当面临干旱胁迫时，几种信号分子如植物应激激素脱落酸(ABA)被合成并运输到所有植物组织，以触发一系列保护植物的生理反应。

本研究描述缺乏AtMC3的植物对ABA不太敏感，因此它们应对干旱胁迫的能力降低。此外，AtMC3蛋白水平的改变导致应激相关蛋白的差异积累以及在应激条件下血管发育的缺陷。这表明AtMC3在植物充分响应渗透胁迫方面起着重要作用，并指出了伴侣细胞在胁迫传感中可能的新作用。此外，韧皮部可塑性成为研究和操纵的有用工具，以阐明植物对干旱胁迫的反应。

对严重干旱胁迫的耐受性

当研究人员增加AtMC3的水平时，植物提高了存活率和在缺水条件下维持光合作用能力的能力，这表明单独使用AtMC3可以增强耐旱性。更重要的是，这种蛋白质水平的改变并没有对植物生长造成任何有害的变化，这“是一个关键发现，能够在不影响作物生长或产量的情况下微调整个植物水平的早期干旱反应”，该研究的第一作者和前CRAG研究员EugeniaPitsili说，他目前是比利时VIB-UGent植物系统生物学中心的博士后研究员。

AtMC3在干旱胁迫中的这种特定作用与先前报道的偏半胱天冬酶的功能一致，后者与其他胁迫反应有关，例如由病原体或伤口引起的应激反应。

这项工作为进一步的研究打开了大门，以阐明这种蛋白质的确切作用机制，以便能够更深入地了解整个过程，并评估它是否可以在作物中应用。

了解应对缺水的复杂过程背后的组织特定机制是开发新工具将这些知识转化为生物技术和育种解决方案的关键。这些新工具对于在气候危机的背景下提高田间作物性能至关重要。