利用合成生长素彻底改变植物繁殖

2024-06-12 17:04:29 102阅读次数

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植物繁殖是农业的一项基石实践，对于培育农作物的多样性至关重要。这种古老的做法涉及从现有标本中培育新植物，确保物种和品种的延续和繁殖。繁殖技术从简单的播种到嫁接、茎插和组织培养等复杂方法。每种方法在农业中都发挥着关键作用，使人们能够复制理想的植物特性、保存遗传多样性并高效生产农作物。

农业和园艺领域长期以来面临的一个难题是珍贵木本植物的繁殖。这些植物通常无法通过茎插生根，而茎插生根是克隆（无性）繁殖的关键步骤。这一挑战在顽固木本植物中尤为明显，众所周知，这些植物很难诱导其长出新根。

植物繁殖的核心是生长素，这是一种重要的植物激素，可以协调从细胞伸长到根部形成的生长和发育过程。生长素还在使母株插枝长出新根方面发挥着关键作用，这一特性已被用于农业进步。然而，并非所有植物对天然生长素的反应都相同，这导致我们无法有效繁殖某些物种。

《自然生物技术》杂志最近发表的一项研究提出了一种克服这种繁殖障碍的创新方法。这种新方法涉及合成和应用一种合成的生长素结合物，这种结合物专门设计用于模仿天然生长素的效果，但效率更高、寿命更长。这种合成生长素名为 4-氯苯氧乙酸-L-色氨酸-OMe，在诱导传统上抗生根的物种（如桉树、苹果树和摩洛哥坚果树）生根方面表现出显著的效果。

这种合成生长素的功效显然在于其缓释机制。与天然生长素不同，天然生长素会迅速代谢并从植物组织中清除，而这种合成变体可确保在植物中存在更长时间，从而为根部形成提供持续的刺激信号。这种缓慢而稳定的释放不仅可以最大限度地提高生长素的可用性，还可以最大限度地减少对植物的任何潜在压力或毒性，从而为根部发育创造有利的环境。

使用 SURFE2R 系统进行的固体支持膜电生理学 (SSME) 实验表明，与天然生长素不同，合成变体不通过 PIN-FORMED8 (PIN8) 生长素输出蛋白进行运输，这表明有另一种未表征的流出转运蛋白参与。同时，通过 HPLC-MS/MS 定量分析发现，天然和合成生长素都利用天然生长素输入蛋白 AUX1。

总体而言，该研究表明，新型合成生长素可显著提高各种难以生根的树种的插穗生根率。该研究提供了一种行业兼容的应用方法，在农业、园艺和林业等多个领域具有很高的商业潜力。此外，这里使用的缓释方法还可以整合到涉及生长素的其他农业实践中，以改善植物生长和果实产量。

Find the original article here: https://www.nature.com/articles/s41587-023-02065-3

Learn more about Solid Supported Membrane-Based Electrophysiology and SURFE2R devices here: https://www.nanion.de/products/surfe2r-n1/