蛋白質(zhì) BICAT3 是植物中最重要的錳經(jīng)銷商之一。如果有缺陷，這會對植物的生長產(chǎn)生毀滅性的影響;它的葉子比平常長得小得多，而且產(chǎn)生的種子也少。由馬丁路德大學(xué)哈雷-維滕貝格 (MLU) 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊最近發(fā)現(xiàn)了植物中錳的運(yùn)輸途徑以及 BICAT3 在該過程中所起的作用。結(jié)果可能為改善作物生長奠定基礎(chǔ)。該研究發(fā)表在《植物生理學(xué)》雜志上。
錳是所有生物的重要營養(yǎng)素。微量元素是酶的組成部分，酶是控制細(xì)胞中所有化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì)。在人類中，它在構(gòu)建結(jié)締組織、軟骨和骨骼方面起著至關(guān)重要的作用。“在植物中，構(gòu)建細(xì)胞壁的酶需要錳才能發(fā)揮作用。錳在光合作用中也起著關(guān)鍵作用，”來自 MLU 的植物研究員 Edgar Peiter 教授解釋說。在這項研究中，他的團(tuán)隊調(diào)查了錳是如何供應(yīng)給負(fù)責(zé)構(gòu)建細(xì)胞壁的酶的。
研究人員對模式植物擬南芥進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗.該團(tuán)隊能夠證明蛋白質(zhì) BICAT3 負(fù)責(zé)將錳運(yùn)輸?shù)街参锛?xì)胞中需要去的地方。“基因就像蛋白質(zhì)的藍(lán)圖。為了更仔細(xì)地研究BICAT3蛋白的作用，植物中的相應(yīng)基因發(fā)生突變，使植物無法再產(chǎn)生這種蛋白質(zhì)，”Peiter說。這對植物產(chǎn)生了明顯的影響。“這些植物無法彌補(bǔ)隨后的錳缺乏，并表現(xiàn)出各種生長缺陷。它們的細(xì)胞壁不像正常情況下那樣形成，而且它們的葉子明顯小于具有完整基因的植物，”Jie He 博士說，該研究的主要作者?；ǚ酃艿纳L也被破壞，這意味著植物產(chǎn)生的種子更少。
進(jìn)一步，研究人員將 BICAT3 與熒光蛋白結(jié)合，因此他們可以精確追蹤活植物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)。“BICAT3 存在于高爾基體的跨池中，”Peiter 說。簡單來說，高爾基體就像一個擁有運(yùn)輸部門的細(xì)胞壁工廠。細(xì)胞壁成分在其池中由單個糖分子組裝而成，然后發(fā)送到正確的地址。
哈雷研究人員的研究目前處于基礎(chǔ)階段。“我們現(xiàn)在可以解釋錳如何進(jìn)入負(fù)責(zé)細(xì)胞壁合成的酶的潛在機(jī)制，”Peiter 總結(jié)道。將來，這些結(jié)果對作物育種也很重要。在最初未發(fā)表的實(shí)驗中，該團(tuán)隊能夠在谷物物種中引起并觀察到類似的效果。
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