激素家族的发现可能是提高作物产量的关键

图片:PSY受体突变型(右)和野生型(左)。PSY受体突变体耐压能力较差，但生长较容易。

图片来源:Yoshikatsu Matsubayashi博士

作物经常面临恶劣的生长环境。疾病、极端温度和盐碱地等因素迫使植物利用能量来应对由此产生的压力，而不是将能量用于生长。这就是所谓的“生长-压力反应权衡”。现在，来自名古屋大学的一组研究人员发现了一种以前不为人知的途径，它可以调节植物是利用其资源生长还是利用其耐压能力。这一发现可以使在农业条件下控制应力反应，增加作物产量。他们在杂志上发表了研究结果科学．

由日本名古屋大学科学研究生院Yoshikatsu Matsubayashi教授和助理教授Mari Ohnishi领导的一个研究小组调查了激素及其受体在植物胁迫反应中的作用。他们集中研究了三种受体，这些受体的对应激素还没有被识别出来。他们利用小型开花植物拟南芥(thale cress，即拟南芥)，发现了PSY家族，该家族作为一种激素，与这些受体结合，并调节应激反应与生长之间的转换。

当研究人员调查相关途径时，他们有了一个意想不到的发现。通常，受体和激素的作用就像锁和钥匙，而激素(在这种情况下，是一种肽PSY激素)就像开启一个生物过程所必需的钥匙。然而，在这项研究中，那些不产生PSY的植物细胞却有积极的应激反应。因此，这表明，在受体“锁”中存在的PSY“钥匙”并没有激活应激反应，而是保持它处于关闭状态。

为了测试压力反应的本质，研究人员在高温、盐等极端压力条件下种植植物，并让它们感染细菌。缺乏PSY受体或持续喂食PSY激素的植物无法对胁迫作出充分反应，导致成活率降低。科学家们得出的结论是，受到胁迫的植物会停止释放PSY，而PSY的缺失会引发胁迫反应基因。

为了解释这一现象，研究人员提出了一种机制，即受损细胞减少了受损部位附近细胞层中PSY激素的浓度。这种PSY的缺失引发了应激反应。重要的是，这可能解释了为什么即使是受损的植物也能发送信息。受损的植物细胞可能会停止PSY激素的释放，从而激活应激反应，而不是利用它们有限的资源来创造新的信号。这种机制将平衡抗压力能力和相关的能源成本。因此，即使在最紧张的环境条件下，植物仍然可以通过管理它们有限的资源来生长。

“在拟南芥中发现的大多数机制在其他植物中也能找到。因此，我们的研究结果适用于所有作物。”“这种机制使人为控制耐应力和屈服之间的平衡成为可能，这是一种权衡关系。近年来，越来越多的农作物被种植在植物工厂里。当作物在室内生长时，这是一个低压力的环境，而承受波动的自然室外环境所需的压力响应系统并不总是必要的。在植物工厂中培育低PSY受体活性的品种可能会在这些受控环境中获得更高的产量。”

文章标题Peptide ligand-mediated trade-off between plant growth and stress response