新特征的蛋白質(zhì)有可能每年為美國(guó)農(nóng)民節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元

許多植物不是將碳轉(zhuǎn)化為食物，而是在光合作用過(guò)程中偶然產(chǎn)生植物毒性化合物，通過(guò)稱(chēng)為光呼吸的過(guò)程再循環(huán)。伊利諾伊大學(xué)和美國(guó)農(nóng)業(yè)部/ ARS的研究人員在植物細(xì)胞中報(bào)告了這一過(guò)程中關(guān)鍵蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，他們希望通過(guò)這種方法來(lái)提高植物的生產(chǎn)力。

“光固化對(duì)于C3植物來(lái)說(shuō)是必不可少的，例如大米和大豆，但是以固定碳和能源的大量費(fèi)用運(yùn)作，”項(xiàng)目主管Don Ort，USDA / ARS科學(xué)家和Robert Emerson伊利諾伊州植物生物學(xué)教授說(shuō)。“我們已將光呼吸作為提高光合效率的主要目標(biāo)，將其作為提高作物產(chǎn)量的策略。成功重新設(shè)計(jì)光呼吸需要深入了解該過(guò)程，因此對(duì)運(yùn)輸步驟的理解最缺乏。”

與在動(dòng)物體內(nèi)移動(dòng)膽汁的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族相關(guān)，新發(fā)現(xiàn)的植物蛋白膽汁酸鈉Symporter 6(BASS6)的作用是將有毒產(chǎn)物乙醇酸鹽從葉綠體中轉(zhuǎn)運(yùn)到有用的糖分子中。 (甘油酸)通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)，釋放二氧化碳和有害氨，同時(shí)犧牲能量。

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，研究人員已經(jīng)知道植物葉綠體輸出兩個(gè)乙醇酸分子以回收一個(gè)分子的甘油酸。然而，化學(xué)方程直到現(xiàn)在還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)BASS6的功能，BASS6是第二種乙醇酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，因?yàn)樵?013年描述了乙醇酸/甘油酸酯交換轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白“PLGG1”。

美國(guó)農(nóng)業(yè)部/ ARS博士后研究員Paul South在伊利諾伊州卡爾·R·沃斯基因組生物學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)工作時(shí)表示，“現(xiàn)在我們將嘗試制定一條捷徑，以避免光呼吸中的所有浪費(fèi)步驟。”“我們正在建立一條快捷方式，將乙醇酸鹽快速加工成甘油酸鹽，而不是讓BASS6和PLGG1進(jìn)入鄉(xiāng)村道路。捷徑的好處之一是植物不產(chǎn)生氨，因此它們不必花費(fèi)很多能量重新固定氨。“

“我們每年只能在美國(guó)中西部地區(qū)為大約2億人提供光呼吸損失的熱量，”共同作者，杜塞爾多夫大學(xué)亞歷山大·馮·洪堡博士后伯克利·沃克說(shuō)，他引用了他最近發(fā)表的模擬結(jié)果。“雖然我們無(wú)法獲得所有回報(bào)，但即使節(jié)省5%的光能量損失，每年也要花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元。”

植物細(xì)胞發(fā)表論文“膽汁酸鈉同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白BASS6可以轉(zhuǎn)運(yùn)乙醇酸并參與擬南芥的光呼吸代謝”。

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