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外面暴露的植物反而經歷了一系列生化改變 保護細胞免受損害

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-09-21瀏覽次數:1434

當溫度下降時,植物不能被束縛。外部暴露的植物經歷了一系列生化變化,以保護細胞免受損害。科學家已經描述了這些變化,并確定了一些控制它們的基因,但目前尚不清楚所有過程如何協同工作。由于缺乏這種全球視角,植物育種者一直在努力設計耐寒作物。

伊利諾伊大學和土耳其蓋布澤理工大學最近的一項研究提供了一種思考植物冷脅迫的新方法,這種方法超越了檢測單一基因,蛋白質或生化途徑的傳統方法。相反,它同時檢查冷應激反應中涉及的基因,代謝物,途徑和反應的整個集合。

“育種者不太可能成功修飾單個基因并獲得更高的耐寒性。我們需要了解整個系統:不僅是感興趣的基因,還有影響特定途徑的所有相關基因以及植物中涉及的其他生物活性。壓力反應,“Gustavo Caetano-Anollés說,他是作物科學系的教授,也是生物工程和生物技術領域前沿研究的作者。 “我們的研究確定了與重要性相關的重要代謝物,并且是代謝分析技術的進步。”

下一代基因測序可以生成在體內給定時刻表達的所有基因和蛋白質的列表 - 構成數百萬個數據點 - 但仍然無法理解它們的全部或它們是如何形成的。交互。

該團隊開始研究從擬南芥(Arabidopsis thaliana)收集的數據點,擬南芥是一種常用于了解遺傳和生理過程的小植物,在冷應激反應期間的四個時間點。利用注釋基因和基因產物的數據庫,該團隊能夠建立基因,代謝物和途徑網絡,以確定植物冷應激反應中涉及的所有過程。

“我們的分析揭示了許多途徑中與壓力相關的代謝物,我們不一定認為它們對冷應激有反應,包括氨基酸、碳水化合物、脂類、激素、能量、光合作用和信號途徑。在系統層面觀察壓力反應有多重要,”CaetanoAnoll說。“我們發現冷應激首先引發能量爆發,然后將碳轉化為氨基酸和脂質代謝。”。

Gebze理工大學的研究員、該研究的合著者之一Ibrahim Ko補充道:“特別是乙醇是一種重要的代謝物,參與細胞能量管理。”

研究結果表明,植物育種家和生物工程學家可能有一條前進的道路,但需要更多的研究來確定相關的路徑是否可以同時被修改。具體來說,該方法將使科學家能夠使用系統生物學工具來研究填補重要途徑的代謝反應,并將酶設計在一起,以改善植物對環境損害的反應。

重要的是,這項研究提供了一種觀察幾乎所有有機體代謝過程的方法。Caetano Anoll_s認為,該方法可用于研究雜草對除草劑的抗性或哺乳動物對抗生素的抗性。

“利用復雜的網絡系統地將遺傳活動與相關的生物學功能聯系起來的策略現在為基因工程和合成生物學開辟了非凡的機會,”Caetano Anoll’s總結道。

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