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突破!科学家操控RNA可实现水稻和土豆大幅增产50%,显著提高耐旱性

前瞻网    2021-07-26 17:15

 

来自芝加哥大学、北京大学和贵州大学的一组科学家宣布,操纵RNA可以让植物大幅增产,同时提高抗旱能力。

在最初的试验中,他们通过在水稻和马铃薯植株上添加一种名为FTO的蛋白质编码基因,在田间试验中使它们的产量提高了50%。

突破!科学家操控RNA可实现水稻和土豆大幅增产50%,显著提高耐旱性

结果,植株长得明显更大,产生更长的根系,并能更好地忍受干旱胁迫。分析还表明,这些植物的光合速率提高了。“更重要的是,它几乎适用于我们迄今为止尝试过的所有类型的植物,这是一个非常简单的修改。”

研究人员对这一突破的潜力充满希望,尤其是在气候变化和全球作物系统面临的其他压力的情况下。

几十年来,面对日益不稳定的气候和不断增长的全球人口,科学家们一直在努力提高作物产量。但是,这样的过程通常是复杂的,而且往往只导致增量的变化。

细胞可以通过在RNA上放置化学标记,来调节蛋白质的组成和数量,这对生物学有重大意义。

一种名为FTO的蛋白质,是一种存在于动物体内的去甲基化酶,也是已知的第一种可以消除RNA上化学标记的蛋白质。科学家们知道它在RNA上的作用是影响人类和其他动物细胞的生长,所以他们尝试将这种基因插入水稻中,然后观察到了水稻让人惊讶的生长。

在实验室条件下,这些水稻的产量是原来的三倍。当他们在实际的田间试验中尝试这种方法时,植株的质量提高了50%,产量也提高了50%。它们的根更长,光合作用更有效,能够更好地抵御干旱的压力。

科学家们在马铃薯植株上重复了这个实验,因为马铃薯属于一个完全不同的家族。结果是一样的。

科学家们花了更长的时间才开始理解这是如何发生的。进一步的实验表明:FTO在植物开发的早期就开始发挥作用,提高了它产生的生物量总量。

科学家们认为FTO控制着一个被称为m6A的过程,这是RNA的一个关键修饰。在这种情况下,FTO通过消除m6A RNA,来抑制一些刺激植物放慢生长速度和减少生长的信号。总的来看,转基因植株产生的RNA明显多于对照植株。

这项研究发表在《自然生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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