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植物為什麼會長得茂密?新研究揭示控制分枝的激素

明日科學
更新於 08月07日09:05 • 發布於 08月07日09:00 • 高 詩豪

你有沒有想過,植物為什麼有的長得像「迷你叢林」,而有的卻枝條稀疏?答案可能就藏在一種叫做「獨角金内酯(strigolactone)」的神秘激素裡。加州大學戴維斯分校的最新研究揭示了,這一激素如何控制植物的分枝,讓我們來一探究竟。

獨角金内酯有點像植物界的「指揮官」,它能抑制植物長出新枝條。當這種激素分解時,植物就開始瘋狂分枝,變得越來越茂密。了解如何調控這種激素,對於提高農作物產量有著巨大的潛力。

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具特別「動態區域」 CXE15發揮作用速度快也靈活

這項研究探討了 CXE15 和 CXE20 兩種酶在分解激素 strigolactone 時的行為。研究使用分子動力學模擬、熱穩定性測試和酶活性測試,並在煙草植物上進行了基因滲透實驗,發現這些酶在結構、穩定性和活性上的不同,以及它們對植物分枝的影響。(圖/《自然通訊》)

研究發現,植物中的兩種酶,CXE15和CXE20,負責分解獨角金内酯。CXE15發揮作用的速度比較快,能在毫秒內搞定獨角金内酯,而CXE20則相對「懶散」,效率低下。

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研究團隊進一步發現,CXE15的結構中有一個特別的「動態區域」,讓它能靈活地變形,以更好地分解獨角金内酯。為了驗證這一點,科學家們甚至創造了一個突變版本的酶,結果發現它的效率大幅下降,證實了這個「動態區域」的重要性。

未來的研究方向

接下來,研究人員將探討這些酶在不同植物部位(如根和莖)中的產生方式,以及它們如何影響植物的生長和發育。這些發現不僅有助於我們理解植物的生長機制,還可能帶來更高產量和更抗旱的作物品種。

所以,下次看到一棵茂密的植物,不妨想想它背後的科學魔法——獨角金内酯和它的「超級酶」隊伍。它們可是讓植物變得茂密和強壯的幕後英雄!這份發現刊登於最新一期的《自然通訊》。

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首圖來源:Sasha Bakhter, UC Davis cc By4.0

圖片來源:nature communications cc By4.0

參考論文:
1.Structural insights into strigolactone catabolism by carboxylesterases reveal a conserved conformational regulationnature communications

延伸閱讀:

1.植物也會「聊天」? 日本科學家揭露神秘的植物交流網絡

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