超高速植物细胞能否养活不断增长的人口

新的研究将调查在细胞中移动分子的特殊植物“火车轨道”是否有助于养活不断增长的人口。

植物是全球粮食安全和能源的基础，但由于气候变化和人口增长，人类面临着重大挑战。为应对这些挑战，到 2050 年需要将粮食产量增加 60%——在这个时期，寒冷和温暖温度冲击的发生频率都在增加。需要利用植物生长和抗逆能力的新见解来帮助解决这个问题。

现在，华威大学的一位科学家获得了研究肌动蛋白(植物细胞中的一种天然分子)的资金。肌动蛋白网络充当植物细胞内的“火车轨道”，负责移动其他组件。众所周知，更快移动的肌动蛋白会导致更大的植物和更多的生物量。

然而，科学家们并不知道这种情况如何发生的确切机制以及导致细胞内这种运动的相互作用。

华威大学生命科学学院的研究员 Joe McKenna 旨在在他为期三年的研究中回答这个问题。他说：“在细胞水平上，植物表现出生物学中已知的一些最快的运动。细胞器在植物细胞内表现出快速协调的运动。这种运动对于正常的生长和发育以及对环境条件的反应至关重要——在高温或低温下改变形状和移动。

“虽然我们不知道这种运动是如何发生的确切机制，但我们知道它是由肌动蛋白‘细胞骨架’——一种支持细胞的骨骼状网络——和肌球蛋白运动蛋白(就像火车沿着肌动蛋白轨道行驶). 当肌动蛋白细胞骨架被破坏时，细胞内的运动就会停止。

“我将揭示内质网 (ER) 和细胞核如何与肌动蛋白细胞骨架相互作用。ER 负责制造我们食用的大部分植物生物量，并且众所周知，它会在正常发育和环境压力期间快速重塑。细胞核具有高度移动性，它与肌动蛋白细胞骨架的相互作用通过 DNA 复制促进植物生长。

如果我们能够了解肌动蛋白如何与这些细胞器和所涉及的蛋白质相互作用，我们就可以设计这些系统来改善植物生长，并培育出更大、更能抵抗温度胁迫的植物。众所周知，改变细胞器动力学的速率对植物生长有直接影响。更快的运动会导致更大的植物。”

McKenna 博士获得了生物技术和生物科学研究委员会 (BBRSC) 发现奖学金，为他的研究提供了 535,000 英镑的资金，他将使用荧光记者的专业成像技术和一种标记特定蛋白质的技术，称为邻近标记。他的研究提出了一种可持续的方式来加强农业。

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