植物能夠使根部結構適應土壤變化是至關重要的。如果稍微缺乏氮，許多植物會拉長它們的側根。激素生長素在根的形成中起重要作用。當?shù)渥銜r，足夠的生長素從枝條輸送到根部以供它們生長。“然而，如果中度缺乏氮，枝條來源的生長素不足以適應，因此根尖的局部生長素生物合成會大大增強，”該系主任 Nicolaus von Wirén 教授解釋說。 IPK 萊布尼茨研究所的生理學和細胞生物學。
但這不僅僅是關于生長素，油菜素類固醇在這個過程中也有重要作用。在輕度氮缺乏的情況下，它們會在更大程度上合成，并作為促進生長的信號傳遞。“反過來，該信號對于誘導根中的兩個基因 TAA1 和 YUCCA8 是必要的，”該研究的第一作者賈中濤博士解釋說。“因此，根據(jù)各自的氮需求控制和調節(jié)生長素的形成。最終，側根的伸長率以這種方式增加。”
“在我們的研究中，我們因此發(fā)現(xiàn)了一個激素調節(jié)模塊。新的是我們可以按等級順序排列激素，即油菜素類固醇在這個過程中位于生長素的上游，”Nicolaus von Wirén 教授說。但不僅如此：IPK 科學家在研究模式植物擬南芥時還發(fā)現(xiàn)了 YUCCA 基因的等位基因變異。“這些與這樣一個事實有關，即在輕度缺氮條件下生長時，某些天然種質(某些地理起源的系)顯示出比其他種質更強的側根伸長率。”
下一個挑戰(zhàn)是將這些發(fā)現(xiàn)用于作物植物的進一步遺傳改良——例如通過開發(fā)遺傳標記或使用 CRISPR/Cas 技術進行基因編輯。“我們還預計我們基因庫中大麥或小麥種質的各個品系之間存在這種差異，”Nicolaus von Wirén 博士教授說。此外，IPK 研究人員希望研究植物如何測量其內部氮營養(yǎng)狀況以及哪些因素可能在油菜素類固醇發(fā)揮作用之前在根伸長過程中發(fā)揮作用的問題。
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