未来作物需要啥样的“分子设计”？中科院团队给出最新研究

杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心晁代印研究组与英国诺丁汉大学David Salt研究组合作完成的研究论文，阐明了引导蛋白在植物凯氏带建成和木质素聚合中的关键作用，为水分和养分高效利用的未来作物分子设计以及创制高效“碳汇”植物提供了新的理论。
上海10月27日电今天，国际学术期刊《科学》（Science）杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心晁代印研究组与英国诺丁汉大学David Salt研究组合作完成的研究论文，阐明了引导蛋白在植物凯氏带建成和木质素聚合中的关键作用，为水分和养分高效利用的未来作物分子设计以及创制高效“碳汇”植物提供了新的理论。
上海10月27日电今天，国际学术期刊《科学》（Science）杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心晁代印研究组与英国诺丁汉大学David Salt研究组合作完成的研究论文，阐明了引导蛋白在植物凯氏带建成和木质素聚合中的关键作用，为水分和养分高效利用的未来作物分子设计以及创制高效“碳汇”植物提供了新的理论。

凯氏带是植物根部内皮层细胞一种特殊的木质化细胞壁，具有极其重要的生物学功能。今年8月31日，晁代印研究组已经发现了水稻中凯氏带与细胞质膜锚定粘连的分子机制，但凯氏带木质素聚合和精准沉积的分子机制仍是一个长期悬而未决的重大科学问题。此外，木质素作为地球上碳密度最高、疏水性最强、稳定性最好、占比最高的生物碳汇之一，其合成机制同时也是关系到“双碳”目标实现的重大科学问题。长久以来，由于木质素的高度复杂性，其聚合机理一直是植物领域的重点和难点。

这项研究利用一系列分子遗传学、离子组学和细胞生物学的前沿技术，发现一种引导蛋白是调控木质素在凯氏带处精准沉积的决定性因子，也是维持凯氏带与细胞质膜紧密连接的必需因子。研究人员通过分子生物学和生物化学技术，确认这些引导蛋白成员之间可以形成异源三聚体，并直接催化木质素单体聚合，形成木质素。

这一研究结果刷新了人们对凯氏带形成过程的认知，并首次证实木质素的聚合是由引导蛋白参与的。凯氏带对于作物的营养利用效率和盐旱逆境的适应性方面具有巨大作用，因此也是培育高产高效、营养耐逆作物品种的重要靶点。而这一研究突破会对未来作物分子设计产生重要推动作用。