華人科學家研發:動物「肥胖蛋白」助植物提高產量

香港文匯報訊(記者 劉凝哲 北京報道)如果讓植物獲得了動物體內的「肥胖蛋白」,植物會變「胖」嗎?來自芝加哥大學、北京大學、貴州大學的華人科學家團隊日前給出肯定的答案:植物不僅會增產變「胖」,還會具有更強大的生長能力、抗旱能力、固碳能力,為人類社會帶來更多的應用可能。這項全新的重要技術不是人們傳統認知中的DNA轉基因技術,而是對「RNA表觀遺傳學」的發展應用,可能將在農業和生態領域大放異彩。

水稻馬鈴薯顯著增產增量

日前,美國芝加哥大學何川課題組、北京大學賈桂芳課題組與貴州大學宋寶安課題組在《自然—生物技術》上發表一項重要科研進展:首次開發利用RNA表觀遺傳修飾N6-甲基腺嘌呤(m6A)直接提高植物生物量、產量和抗逆性的新技術。通俗來講,就是用FTO這種主要存在於動物體內、調控動物生長發育且與肥胖有關聯的蛋白,轉入植物體內後,能調控植物的多種表型,特別是會讓植物的產量、生物量變大。

這一技術的最初試驗結果顯示,通過在水稻和馬鈴薯植株上添加FTO蛋白,實驗室內的水稻單株產量增加達3倍之多。在田間,水稻和馬鈴薯的產量和生物量也顯著增加約50%。植株明顯更多,長出更長的根系,並能更好地抵抗乾旱,這些植物的光合作用效率也有很大提高。

2010年,著名華人化學生物學家何川首次提出「RNA表觀遺傳學」的猜想,在生命科學領域引起關注。這項「超級植物」技術,就是他們在開展RNA表觀遺傳學研究時,意外摘得的一枚果實。「改變真的是巨大的。更重要的是,這個技術目前幾乎適用於我們迄今為止嘗試過的各類植物,這也是一個非常簡單的方法。」何川在接受香港文匯報專訪時表示,這是一項不同於改變DNA的轉基因或基因編輯的全新技術,在賈桂芳課題組目前已經能實現在植物的發育早期就「扳動開關」,提高產量,同時避免轉基因。

「這是一項非常令人興奮的技術,它有可能幫助解決全球範圍內的貧困和糧食安全問題,同時也可能有助於應對氣候變化。」諾獎得主、芝加哥大學哈里斯公共政策學院教授Michael Kremer如此評價。植物生理學家、中科院院士種康則認為,這項研究很有意思,它激活了植物內部本身存在、人們之前一直不了解的開關,這意味着RNA表觀遺傳學技術可能將在農業和生態領域大放異彩。

防風固沙修復草原值得期待

何川認為,這項「超級植物」的技術應用前景非常廣闊。人類有很多依靠植物提供的原材料,比如木材、造紙、橡膠等產業,這樣的技術提供了提高各種各樣的生物量的可能,助力人們獲得更多的植物原材料。「超級植物」同樣具備抗旱等特性,這就讓它在防風固沙、修復草原森林等方面的應用也值得期待。不過,何川也強調,「超級植物」是一項全新的技術,在安全性方面需要客觀評價,尤其是涉及到的食用植物等方面,還需要科研工作者與國家相關部門共同進行嚴謹、客觀的評估和考量,再進行應用。

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