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外面暴露的植物反而经历了一系列生化改变 保护细胞免受损害

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-09-21浏览次数:1434

当温度下降时,植物不能被束缚。外部暴露的植物经历了一系列生化变化,以保护细胞免受损害。科学家已经描述了这些变化,并确定了一些控制它们的基因,但目前尚不清楚所有过程如何协同工作。由于缺乏这种全球视角,植物育种者一直在努力设计耐寒作物。

伊利诺伊大学和土耳其盖布泽理工大学最近的一项研究提供了一种思考植物冷胁迫的新方法,这种方法超越了检测单一基因,蛋白质或生化途径的传统方法。相反,它同时检查冷应激反应中涉及的基因,代谢物,途径和反应的整个集合。

“育种者不太可能成功修饰单个基因并获得更高的耐寒性。我们需要了解整个系统:不仅是感兴趣的基因,还有影响特定途径的所有相关基因以及植物中涉及的其他生物活性。压力反应,“Gustavo Caetano-Anollés说,他是作物科学系的教授,也是生物工程和生物技术领域前沿研究的作者。 “我们的研究确定了与重要性相关的重要代谢物,并且是代谢分析技术的进步。”

下一代基因测序可以生成在体内给定时刻表达的所有基因和蛋白质的列表 - 构成数百万个数据点 - 但仍然无法理解它们的全部或它们是如何形成的。交互。

该团队开始研究从拟南芥(Arabidopsis thaliana)收集的数据点,拟南芥是一种常用于了解遗传和生理过程的小植物,在冷应激反应期间的四个时间点。利用注释基因和基因产物的数据库,该团队能够建立基因,代谢物和途径网络,以确定植物冷应激反应中涉及的所有过程。

“我们的分析揭示了许多途径中与压力相关的代谢物,我们不一定认为它们对冷应激有反应,包括氨基酸、碳水化合物、脂类、激素、能量、光合作用和信号途径。在系统层面观察压力反应有多重要,”CaetanoAnoll说。“我们发现冷应激首先引发能量爆发,然后将碳转化为氨基酸和脂质代谢。”。

Gebze理工大学的研究员、该研究的合著者之一Ibrahim Ko补充道:“特别是乙醇是一种重要的代谢物,参与细胞能量管理。”

研究结果表明,植物育种家和生物工程学家可能有一条前进的道路,但需要更多的研究来确定相关的路径是否可以同时被修改。具体来说,该方法将使科学家能够使用系统生物学工具来研究填补重要途径的代谢反应,并将酶设计在一起,以改善植物对环境损害的反应。

重要的是,这项研究提供了一种观察几乎所有有机体代谢过程的方法。Caetano Anoll_s认为,该方法可用于研究杂草对除草剂的抗性或哺乳动物对抗生素的抗性。

“利用复杂的网络系统地将遗传活动与相关的生物学功能联系起来的策略现在为基因工程和合成生物学开辟了非凡的机会,”Caetano Anoll’s总结道。