超高速生长的植物细胞能养活不断增长的人口吗?

　　

   

   

图片:植物中的肌动蛋白结构。

来源:华威大学。

新的研究将调查专门的植物“火车轨道”是否可以在细胞中移动分子，帮助养活不断增长的人口。

植物是全球粮食安全和能源的基础，但由于气候变化和人口增长，人类面临着重大挑战。为了应对这些挑战，到2050年需要将粮食产量提高60%，而在此期间，寒冷和温暖的温度冲击发生的频率都在增加。为了帮助解决这个问题，需要新的见解来利用植物的生长和抵御压力的能力。

现在，华威大学的一位科学家获得了研究肌动蛋白的资助，肌动蛋白是植物细胞中的一种天然分子。肌动蛋白网络在植物细胞内充当“火车轨道”，负责移动其他成分。众所周知，快速移动的肌动蛋白会导致更大的植物和更多的生物量。

然而，科学家们不知道这是如何发生的确切机制，以及导致细胞内这种运动的相互作用。

华威大学生命科学学院的研究员乔·麦肯纳打算在他为期三年的研究中回答这个问题。他说:“在细胞水平上，植物表现出生物学中已知的一些最快的运动。细胞器在植物细胞内表现出快速而协调的运动。这种运动对于正常的生长和发育以及对环境条件的反应是至关重要的——在高温或低温下改变形状和移动。

“虽然我们不知道这种运动是如何发生的确切机制，但我们知道它是由肌动蛋白‘细胞骨架’(支持细胞的骨架状网络)和肌凝蛋白马达蛋白(就像火车沿着肌动蛋白轨道行驶)驱动的。”当肌动蛋白细胞骨架被破坏时，细胞内的运动就会停止。

“我将揭示内质网(ER)和细胞核如何与肌动蛋白细胞骨架相互作用。内质网负责制造我们所吃的大部分植物生物量，并且在正常发育和环境压力下迅速重塑。细胞核是高度可移动的，它与肌动蛋白细胞骨架的相互作用通过DNA复制促进植物生长。

如果我们能够了解肌动蛋白是如何与这些细胞器和相关蛋白质相互作用的，我们就可以设计这些系统来改善植物生长，培育出更大更耐温度胁迫的植物。众所周知，改变细胞器动态速率对植物生长有直接影响。移动得越快，植物就越大。”

麦肯纳博士获得了生物技术和生物科学研究委员会(BBRSC)的发现奖学金，为他的研究提供了53.5万英镑的资金，他将使用荧光报告器的专业成像和一种称为接近标记的技术来标记特定蛋白质。他的研究提出了一种可持续发展农业的方法。

有关麦肯纳博士研究的更多细节，请访问https://warwick.ac.uk/fac/sci/lifesci/people/jmckenna/