让休眠期的种子发芽——这一发现可能有助于增加食物供应
在加州大学河滨分校领导的团队发现的一种新化学物质的帮助下，原本处于休眠状态的种子将重新焕发生机。
植物具有感知干旱的能力。当它们这样做时，它们会释放出一种激素，帮助它们保持水分。同样的激素 ABA 向种子发出一个信息，即现在不是发芽的好时机，导致作物产量降低，在炎热的地方食物减少——由于气候变化，这个清单越来越长。
“如果你阻断 ABA，你就会扰乱植物用来防止种子发芽的化学途径，”UCR 项目科学家和研究作者 Aditya Vaidya 说。“我们的新化学品 Antabactin 正是这样做的。如果我们应用它，我们已经证明休眠的种子会发芽。”
在美国国家科学院院刊上发表的一篇新论文中描述了 Antabactin 的有效性。
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尽管高温会阻止它们发芽，但 Antabactin 有助于幼苗发芽。学分：UCR
这项工作建立在同一团队创造的一种化学物质的基础上，该化学物质模拟了植物在应对干旱胁迫时产生的 ABA 激素的作用。这种化学物质 Opabactin 会减缓植物的生长，因此它可以节约水分并且不会枯萎。它通过诱导植物关闭叶子和茎中的小孔来起作用，从而防止水分逸出。
接下来，该团队希望找到一种具有相反作用的分子，可以打开毛孔，促进发芽并促进植物生长。尽管种子休眠在很大程度上已通过育种消除，但在一些作物（如生菜）中仍然存在问题。
红外图像显示经 ANT 处理的小麦和番茄植物的蒸腾作用增加（蓝色）。学分：Aditya Vaidya/UCR
UCR 植物细胞生物学教授和研究合著者肖恩卡特勒说，加速和减缓植物生长是农民的重要工具。“我们的研究都是关于管理这两种需求，”他说。
为了找到 Opabactin 的反义词，Vaidya 迅速制造了 4,000 种它的衍生物。“他在化学大海捞针中找到了一根针，”卡特勒说，“他创造的化合物阻断了 ABA 的受体，而且非常有效。”
在他们的论文中，团队成员表明，将 Antabactin 应用于大麦和番茄种子会加速发芽。可以想象，Antabactin 和 Opabactin 可以一起工作，以帮助作物在变得越来越干燥和炎热的世界中茁壮成长。
一旦 Antabactin 帮助种子发芽成健康植物，农民可能会在生长季节早期通过喷洒 Opabactin 开始节水。这样，当植物开始开花时，就有足够的水被“储存”起来。
“就像女性在怀孕期间需要更高水平的营养一样，植物在开花和即将结出果实时需要更多的水和营养，”Vaidya 说。“大多数作物都是如此，尤其是玉米和小麦等经济相关作物。”
研究小组继续研究 ABA 在多种其他植物物种中诱导的种子休眠变化。他们还想研究 Antabactin 作为一种化学工具在水不受限制的温室环境中增加植物生长的用途。
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“我们希望确定控制种子休眠的关键分子参与者，最终减少由于不幸的播种时间或种子发芽不良而造成的作物产量损失的影响，”Vaidya 说。
参考文献：Aditya S. Vaidya、Francis C. Peterson、James Eckhardt、Zenan Xing、Sang-Youl Park、Wim Dejonghe、Jun Takeuchi、Oded 撰写的“具有强大体内活性的皮摩尔 ABA 受体拮抗剂的 Click-to-lead 设计” Pri-Tal、Julianna Faria、Dezi Elzinga、Brian F. Volkman、Yasushi Todoroki、Assaf Mosquna、Masanori Okamoto 和 Sean R. Cutler，2021 年 9 月 16 日，美国国家科学院院刊。
DOI：10.1073/pnas.2108281118