科学家们已经揭示了控制植物细胞进出流量的“看门人”网络是如何工作的，研究人员认为，这是开发出产量更高、应对极端环境能力更强的粮食作物的关键。

 

植物首先需要生长的一切物质都要经过它的细胞膜，这些细胞膜由一种叫做水通道蛋白的微孔筛子保护着。

 

水通道蛋白(AQPs)是一种古老的通道蛋白，存在于从细菌到人类的大多数生物体中。在植物中，它们对植物的许多过程都至关重要，包括水的运输、生长发育、胁迫反应、根系养分的吸收和光合作用。”澳大利亚国立大学ARC转化光合作用卓越中心(CoETP)的前博士生Annamaria De Rosa说。

 

“我们知道，如果我们能够操纵水通道蛋白，它将为农业打开许多有用的应用，杏耀信任度包括提高作物产量，但首先我们需要了解更多关于它们的多样性、进化史以及它们在植物内部的许多功能角色，”德罗莎女士说。

 

他们的研究发表在本周的《BMC植物生物学》杂志上，就做到了这一点。他们鉴别出了烟草(烟草属)中所有不同类型的水通道蛋白。烟草是一种模式植物，与主要经济作物如番茄、土豆、茄子和辣椒密切相关。

 

“根据它们的基因结构、蛋白质组成、在植物细胞和植物不同器官中的位置以及它们的进化起源，我们描述了76种微小沙漏形通道。这些结果极其重要，因为它们将帮助我们把基础研究转移到应用农业中去。

 

“中心(CoETP)对理解水通道蛋白非常感兴趣，因为我们相信它们在光合作用的能量转换中扮演着关键角色，同时也控制着植物的用水方式。这就是为什么我们认为我们可以使用水通道蛋白来提高植物的性能和作物对环境变化的适应能力。

 

水通道蛋白在植物中无处不在，从根到花，以惊人的每秒1亿个分子的速度在每个位置运输着不同的分子。水通道蛋白通道的结构决定了它所运输的基质，因此也决定了它的功能，从水和营养物质从根到芽的运输，到胁迫信号或种子发育。

 

“我们专注于烟草，因为它是一种快速增长的模型物种，使我们能够从实验室扩展到实地，使我们能够评估在真实场景中的表现。”烟草与几种重要的经济作物关系密切，这意味着我们可以很容易地将我们在烟草方面获得的知识转移到像番茄和土豆这样的物种上。烟草本身也有自己的商业应用，杏耀的安全人们对生物燃料和植物制药业的兴趣重新燃起。

 

“这项研究非常令人兴奋，因为水通道蛋白的功能及其运输基质的多样性意味着它们在作物改良方面有许多潜在的应用，包括提高耐盐性、更有效地使用化肥、提高抗旱性，甚至更有效地应对疾病感染。”它们目前正用于水过滤系统，我们的研究结果将有助于扩大这些应用。水通道蛋白的未来充满了可能性。

 

这项研究得到了澳大利亚研究委员会(ARC)转化光合作用卓越中心(CoETP)的资助，该中心由澳大利亚国立大学领导，旨在改进光合作用过程， 杏耀平台经营之道 ，提高主要粮食作物的产量，如高粱、小麦和水稻。