利用植物生理時鐘調節外部環境壓力，提供培育抗旱作物的新途徑
2024/06/04 @國際
摘要
利用植物生理時鐘調節外部環境壓力反應機制，有助於抗旱作物的培育，解決氣候變遷對農業帶來的影響。
示意圖
近年，氣候變遷的影響已經對許多地方的農業產量造成損害，可能對全球糧食供應造成威脅。為了因應這個挑戰，科學家已開始研究如何培育更具氣候韌性，特別是能夠在極端環境下生長的作物，美國南加州大學的一項新研究揭示了植物如何利用自身生理時鐘來感知全天候的的水和鹽度變化，以應對外部環境壓力，調節其生長和發育。【延伸閱讀】- 利用植物的晝夜節律基因作為農業及育種的工具，以提升作物產量及有效利用資源
研究發現，由ABF3蛋白質控制的回饋機制對植物在乾旱和高鹽度土壤等極端條件下的適應至關重要。另外，由於植物無法遷移，因此衍生進化出利用生理時鐘來應對環境變化的方式，經由研究人員長期對植物生理時鐘蛋白的研究發現，該類蛋白質對植物和動物的生理影響相當大，可以調節包括植物對溫度、光照和日照時長等的反應。【延伸閱讀】- 晝夜節律不同-植物可以是百靈鳥或夜貓子
而為了探索時鐘蛋白對植物壓力反應間的相互關聯，研究人員使用了阿拉伯芥進行研究，其體積小、生命週期快、基因組相當簡單，並且與許多農作物具有共同性狀和基因。在這其中，他們發現時鐘蛋白和ABF3蛋白可共同調節植物離層酸含量，進而幫助植物應對乾旱和高鹽度土壤等的環境壓力。
這項研究結果提供了兩種可能改善植物環境壓力的新方法，一種是農業育種者可以利用ABF3蛋白質的基因遺傳多樣性，增強植物對缺水和高鹽度的抵抗力；另一種則是利用基因編輯技術 CRISPR 來改造及增強ABF3蛋白質基因，培育抗旱植物。【延伸閱讀】- 應用CRISPR基因編輯技術以確定養殖鮭魚中的傳染性胰腺壞死病毒抗性基因
透過深入了解植物對外部壓力的回饋機制，為氣候變遷對於農業生產的影響提供了新的思路和解決方案，開發出更具抗逆性和高產量的品種，為全球糧食安全提供完善的保障。
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