植物遇到虫害和气候变化怎么办？新方法可帮助开启防御机制，提高粮食产量

2014年，粮农组织发布的《粮食不安全状况2014》报告指出，世界饥饿人口已达10.2亿，创历史最高水平。该组织还宣称，这还不包括那些正在遭受维生素缺乏、营养不足和其他形式营养不良的人，遭遇粮食安全困扰的人其总人数可能接近30亿——约占世界总人口的一半。

来自卡内基大学的Kangmei Zhao和Sue Rhee的新工作揭示了一种新的机制，通过这种机制，植物能够迅速激活对细菌感染的防御。这一研究可以提高作物产量，减轻全球的粮食负担。

Rhee解释说：“了解植物如何对压力环境做出反应，可以让我们制定出策略，保护粮食和作物免受不断变化的气候影响。”

这项工作发表在eLife上，研究员研究了一种名为Camalexin的植物防御化合物，包括它是如何通过基因被激活的。

像其他植物代谢物一样，Camalexin是由专门的工人——称为酶的蛋白质合成的，这种酶还执行着细胞的许多功能。当植物处于环境压力下时，Camalexin会激活编码这些酶的基因。研究人员还发现该植物细胞能够迅速启动生产线，并在适当的时候对外部或威胁作出反应。

想象一下，一个细胞的基因组是一个巨大的图书馆，每个基因是一本书，而每个染色体是一个极其巨大的书架。细胞有不同的机制，可以在这个庞大的信息库中迅速找到它所需要的基因，以便将它转录和翻译，制造出编码的蛋白质，并对环境条件做出反应，包括威胁和压力。

Camalexin和其他防御化合物对植物来说通常是有毒的。所以，一直制造这些防御化合物对植物来说是很不利的。植物科学家们早就知道，受到害虫和病原体的攻击时，植物才会合成这些防御化合物。科学家现在对一个分子机制有了新的掌握，该机制可精确地让植物在特定时间制造出Camalexin。这一发现可以为应对气候变化和全球饥饿的战略提供信息，甚至可以为合成植物中提取的药物提供信息。

该研究论文题为"A novel bivalent chromatin associates with rapid induction of camalexin biosynthesis genes in response to a pathogen signal in Arabidopsis"，已发表在eLife期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://elifesciences.org/articles/69508

标签： 气候变化 粮食