在应对全球气候变化和粮食安全挑战的过程中，诺丁汉大学的研究人员近日取得了重大突破。他们发现了一种可以调节植物根部对土壤中养分和水分吸收的蛋白质。这一突破有可能帮助我们开发出需要更少水和化肥的耐气候作物。
这项具有里程碑意义的研究，已于今日正式发表在《科学直接》杂志上。研究团队深入研究了植物根部木质素屏障的新成分，并发现了控制水分和养分吸收的特定分离蛋白（DPs）。
植物的根部是吸收养分和水分的核心部位，这一过程主要依赖于内皮组织层的控制。内皮组织层包含有一道由木质素制成的屏障，这种木质素与木材中的材料相同，是一种不透水的物质。它通过在细胞之间形成紧密的密封，阻止了溶质和水的自由移动，从而保证了根部吸收养分和水分的唯一途径是通过内皮细胞。
然而，这项最新的研究揭示了木质素屏障的另一个重要功能：它通过与位于根内胚层中的分离蛋白（DPs）协同作用，指导和组织木质素在内胚层中的正确沉积。这种机制使得植物能够更有效地从土壤中吸收养分并保持水分平衡。
诺丁汉大学生物科学学院的Gabriel Castrillo博士是该研究的领导者之一，他表示：“随着今年世界部分地区达到创纪录的气温和不稳定的降雨，了解植物的机制变得越来越重要，这样我们才能在未来证明它们以确保未来的粮食供应。这项研究显示了植物根系如何通过木质素的沉积来调节它们对水分和养分的吸收，木质素是由DPs调节的。没有这些蛋白质，就无法完成适当的根部密封，植物中的营养平衡也会受到损害。”
这一发现为我们提供了一个全新的视角来看待植物的根部吸收机制，也揭示了木质素和DPs在调节根部养分和水分吸收中的关键作用。这一突破性的研究，不仅有助于我们更好地理解植物的生长机制，也为耐气候作物的研发提供了新的思路。
参考文章：Yi-Qun Gao, Jin-Quan Huang, Guilhem Reyt, Tao Song, Ashley Love, David Tiemessen, Pei-Ying Xue, Wen-Kai Wu, Michael W. George, Xiao-Ya Chen, Dai-Yin Chao, Gabriel Castrillo, David E. Salt. A dirigent protein complex directs lignin polymerization and assembly of the root diffusion barrier. Science, 2023; 382 (6669): 464 DOI: 10.1126/science.adi5032