研究可抵抗多重逆境環境之關鍵基因
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2018-01-05
在植物生長期間，環境因子會影響植物的生理狀況，遇到影響生長或改變生理特性的逆境時，生物體會產生相應的反應以適應環境，而逆境來源主要可區分為病原造成的生物性壓力與環境(如乾旱、高鹽、高溫)導致的非生物性壓力，若持續時間越長所對植株造成的傷害越大。目前已知當植物受到非生物性逆境影響時，會產生一種由糖解或其他代謝反應產生的methylglyoxal信號分子，其在細胞內累積達一定量則具有毒性，會抑制細胞增殖與破壞粒線體原有功能，並可能降低植株抗逆境之效果。
以往研究大多僅確認某些基因是否能夠對應生理上多種非生物性抵抗壓力之研究，但在此次透過印度國家生物科學中心(National Centre of Biological Sciences；NCBS)和印度科學研究所(Indian Institute of Science；IISc)的合作研究下，發現了一個影響控制植物對生物和非生物壓力反應的關鍵基因- Heat shock protein 31(Hsp31)。Hsp31是廣泛存在於生物中的基因，保守性高且具有methylglyoxalase之功能，能轉換有毒之methylglyoxal成無毒D-lactate，同時減緩氧化壓力所造成的細胞凋亡影響，可通過單一基因的表達就有可能在植物體中對各種不同緊迫壓力下產生一定程度的抗性。【延伸閱讀】發現牛隻腸胃道微生物相組成與甲烷排放間的關聯將是農業永續利用的關鍵之一
現階段該項研究計畫仍處於菸草植物階段，並證實在菸草中的Hsp31大量表現確實可抑制酵母菌細胞內的methylglyoxal並進行解毒，將可幫助植株抵抗多種生物性與非生物性的逆境，與影響粒線體中的逆境相關基因表現，此項新的發現未來也許可用來開發能抵抗高溫、乾旱或易感病等具多重抗性品種，對於耐逆境品種之選育亟具有發展潛力。
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