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淹水啟動SLAH3通道,開啟壓力反應

 

圖片來源:Current Biology

植物不會動,所以對於外界的種種刺激只能想辦法因應。雖然水分是植物生存所必須,但水太少(乾旱)或水太多(淹水)都屬於所謂的「非生物性壓力」(abiotic stress),會對植物造成傷害。在淹水時,植物(主要是根部)會因為缺氧而酸化,這對於執行正常的生理機能有很大的影響,所以植物勢必要啟動一連串的因應措施。但是,到底是什麼分子負責感應植物淹水時細胞質的酸化,進而啟動壓力反應,過去並不清楚。

最近在阿拉伯芥的研究發現,AtSLAH3就是負責在淹水時感應細胞質酸化的基因。AtSLAH3是個S型陰離子通道(S-type anion channel)。在非洲蟾蜍卵細胞的研究顯示,只需要細胞質的pH值小幅度的改變,就足以啟動AtSLAH3AtSLAH3在第330與454胺基酸為組胺酸(histidine),在細胞質酸度上升(pH值下降)時會被質子化(protonation),使AtSLAH3從不活化的雙體(dimer)轉變為活化態的單體(monomer),使細胞質的陰離子(主要為硝酸根)流出。

研究團隊發現阿拉伯芥的AtSLAH3失去功能時,淹水後出現的壓力反應就降低了,進一步確認了這個基因的功能。未來或許可以藉由調整AtSLAH3,來控制植物對淹水所產生的壓力反應,進一步改善農作物的產量。

參考文獻:

Lehmann et al., Acidosis-induced activation of anion channel SLAH3 in the flooding-related stress response ofAra-bidopsis, Current Biology (2021), https://doi.org/10.1016/j.cub.2021

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