正规澳门赌场新闻
  • 关注正规澳门赌场新闻

研究人员的目标是通过破译植物的分子“语言”来缓解全球饥饿

雪莱Lumba希望她的研究能够找到对抗寄生独脚金引起的枯萎病的新方法, 联合国认为这是非洲减贫的主要障碍(图片由雪莱Lumba提供)

作为一个在菲律宾爷爷奶奶的稻田里玩耍的孩子, 雪莱Lumba 在成长过程中了解绿色革命的好处——在20世纪50年代和60年代,农业领域取得了许多技术进步.

“我的祖父母讲了澳门赌场平台没有足够的大米养活家人的故事, 更不用说在市场上出售了,” she says. 他说:“菲律宾也面临着同样的危机,没有足够的大米养活全国人口. Of course, 它对最贫穷的人的打击最严重,它发生在世界各地的国家.”

Then, 隆巴的祖父母开始种植杂交水稻,这是一种新开发的更耐寒的谷物品种, 更有营养,产量更高. 多亏了混合动力车, 隆巴的祖父母能够养家糊口,还有剩下的大米可以卖.

雪莱Lumba和她的祖父在家里的水稻农场.

Today, 伦巴是正规澳门赌场文学院细胞与系统生物学(CSB)的助理教授 & Science. 她希望自己的研究能够像绿色革命时期那样推动农业发展,并帮助缓解饥饿, 贫困与气候变化.

伦巴和她的同事们研究了生物——即使是那些来自完全不同的领域的生物——是如何通过一种共同的“生命语言”在分子层面上交流的.“例如,植物通过释放一种叫做独脚金内酯(SLs)的激素,向土壤中的真菌发出信号,. 这些“引诱”激素促使真菌附着在植物上, 这样就建立了一种共生关系真菌提供磷酸盐给它的伴侣和, in return, 收到碳.

“这种共生是普遍存在的,”伦巴说. “如果你是一个园丁, 你知道的, 贫瘠的土壤摸起来像沙子, 但你种植的花盆或花园的土壤会让人感觉“东西太重”.“这些东西是帮助植物生长的各种真菌和细菌.”

例如,SLs和赤霉素等其他植物激素在有利条件下会触发种子萌发, 当土壤中有足够的水分和养分时.

隆巴的目标是更好地理解其中的奥秘, 在分子水平上, 生物体发出这些信号, 一旦收到, 这些信号是如何转化为反应的. 一种希望是,这项研究将导致对抗由寄生的Striga hermonthica引起的枯萎病的新方法, 俗称独脚金.

独脚金——因其鲜艳的花朵而被称为“紫罗兰吸血鬼”——被联合国认为是非洲减贫的主要障碍. 这种寄生虫攻击主要的谷类作物,如玉米, sorghum, millet, 玉米和稻谷, 依附在它们的根部吸取宿主的水分和养分.

独脚金尤其难以对付,因为一株独脚金最多能产生100株,000 seeds. 种子很小,像灰尘一样,一平方米的土地可以容纳数千粒种子. 更重要的是, 换句话说,寄生虫甚至在发芽之前就开始破坏作物, 在农民知道他们的庄稼受到攻击之前.

独脚金会导致严重的农作物损失,有时甚至会毁掉整个收成. 据估计,这种植物每年对非洲农业造成的损失约为90亿美元, 虫害影响着25个国家超过1亿人的生活.

像任何寄生生物一样, 独脚金需要一个宿主来生存,所以它进化出了可以在地下休眠几十年的种子,直到它们“感觉到”一个潜在的受害者就在附近. 这时,种子开始发芽,并附着在寄主上.

""

联合国将寄生独脚金列为非洲减贫的主要障碍(图片来源:weisschr/iStock)

人们曾试图对抗这一弊病. 研究人员正试图开发出抗独脚金的谷物品种. 也有实验用SLs处理空旷的土地,以触发土壤中的种子“自杀式萌发”, 但SLs的制作成本太高了.

进展缓慢的部分原因是,这个问题主要存在于不发达国家,而且解决方案对开发这些方案的公司未必有利可图.

另一个障碍是,在实验室中对独脚金进行实验很有挑战性. 因为它是一种寄生虫, 有严格的规定, 增长所需的权限和协议. Also, 因为它需要宿主才能生存, 还有一个额外的挑战就是解析寄生虫和宿主之间的关系. 最后,研究人员不能操纵独脚金基因——这是任何此类研究的典型工具.

But 这是伦巴实验室的重大突破 是否避开了与独脚金实验相关的挑战.

拟南芥(Arabidopsis thaliana)是芥菜和卷心菜家族的一员,它的种子在缺乏足够水分和温暖的条件下,由于蛋白质抑制萌发而处于休眠状态. 条件合适时, 拟南芥种子产生激素赤霉素,破坏萌发抑制因子.

中描述的 最近发表在 自然植物, Lumba和她的合作者已经找到了一种从独脚金中引入SL受体的方法, 从而避开了通常启动发芽的赤霉素要求. 结果是一株拟南芥像独脚金一样对SLs有反应, 从而为他们的实验创造了一种有效的模型植物.

随着人们对种子如何在分子水平上对SLs做出反应的日益了解, Lumba的研究有可能导致对抗寄生虫的替代策略. 例如, 这可能会导致设计出能引发自杀萌芽的分子, 但它比SLs更便宜、更容易制造.

这也打开了其他策略的可能性,比如开发完全关闭萌发过程的分子——即使是在宿主的SLs存在的情况下.

“我希望‘板凳到球场’的时间不会太长,”Lumba说, 基于这项研究,很快就会有新的策略出现.”

除了与独脚金有关的研究, Lumba和她的同事还在研究另一个具有全球影响的问题:真菌为什么以及如何对SLs做出反应? 80%的植物依赖于这种共生关系,加强与有益真菌的相互作用可以导致更耐旱的作物,并减少对化肥的需求, 从而减少磷酸盐流入水系统,减少温室气体的产生.

更重要的是,它可以提高作物产量,这是伦巴小时候看到的好处.

“我从我的家庭经验中知道农业是多么重要,”她说. “像这样的研究的潜在影响是巨大的,可以改善很多人的生活. 这是关于健康的土壤,健康的地球.”

 

 

news