中國(guó)研究人員新發(fā)現(xiàn)促進(jìn)植物抗旱作用的脫落酸類(lèi)似物

近日，中科院上海生命科學(xué)研究院上海植物逆境生物學(xué)研究中心、中科院上海藥物研究所、和中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院的研究人員共同發(fā)現(xiàn)了脫落酸（Abscisic acid, ABA）受體激動(dòng)劑AM1（ABA mimic 1）。AM1是一種具有脫落酸活性的小分子化合物，噴施于植物后可以降低葉片的失水速率，顯著提高植物在干旱環(huán)境下的成活率，這一新發(fā)現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的節(jié)水抗旱提供了新思路。
近年來(lái)，我國(guó)旱災(zāi)頻繁，受旱面積大。除西北長(zhǎng)期缺水、華北旱災(zāi)頻繁外，旱災(zāi)在長(zhǎng)江流域發(fā)生的頻率近年也有很大提高，日益嚴(yán)重的干旱更成為影響作物產(chǎn)量的首要環(huán)境因素。2010年以來(lái)，我國(guó)西南地區(qū)的持續(xù)干旱造成農(nóng)作物的減產(chǎn)甚至絕收。2012年，美國(guó)50年不遇的大旱波及到30多個(gè)州的近2000個(gè)縣，造成玉米價(jià)格暴漲60%。這促使植物科學(xué)家們一直在尋找一種更加安全、有效的農(nóng)業(yè)抗旱手段。

盡管傳統(tǒng)的抗旱育種取得了一定成效，但由于在目標(biāo)物種中缺少合適的遺傳變異，所以節(jié)水抗旱作物品種的育種效率一直不高。此外，植物的抗旱機(jī)理復(fù)雜，涉及多基因的協(xié)同控制，并且還受到如干旱發(fā)生時(shí)機(jī)等環(huán)境因素的影響，所以利用基因工程方法提高作物抗旱性也存在較大難度，加之公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因食品的使用尚存疑慮，所以該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用存在很大阻礙。

脫落酸是應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫的主要植物激素，可以促進(jìn)葉片氣孔關(guān)閉以減少水分蒸發(fā)，從而幫助植物有效應(yīng)對(duì)干旱的威脅。AM1可以通過(guò)激活擬南芥中的多個(gè)脫落酸受體來(lái)模擬天然脫落酸的作用，與天然脫落酸相比，此次發(fā)現(xiàn)的AM1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不存在旋光異構(gòu)體、易于合成和純化、成本更低，且AM1的生理活性較之前發(fā)現(xiàn)的脫落酸類(lèi)似物Pyrabactin高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，在種子萌發(fā)和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)等多個(gè)生理階段均可發(fā)揮作用。由于脫落酸受體的氨基酸序列在高等植物中非常保守，因此AM1無(wú)需進(jìn)行改造即可同時(shí)應(yīng)用于大面積、多種類(lèi)的農(nóng)作物。

與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因作物相比，AM1的使用更加靈活，在意外遭受干旱的農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)，可以通過(guò)在短期內(nèi)持續(xù)噴施AM1來(lái)提高作物的存活率，在旱季結(jié)束后即可停止施用。上述優(yōu)點(diǎn)使得AM1在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力和市場(chǎng)價(jià)值。