中大發現植物細胞抗旱機制 有助研究增強農作物抗逆

香港中文大學生命科學學院細胞器生物合成和功能研究中心的研究團隊，最近首次發現細胞內的COPII 囊泡群有重要角色，負責將抗旱的蛋白輸送至特定部位，以啟動植物的抗旱機制。相關研究發現已刊登於頂尖學術期刊《自然—植物》，為增強農作物抗旱能力的研究提供新方向。

領導研究團隊的中大卓敏生命科學教授兼細胞器生物合成和功能研究中心主任姜里文解釋該研究項目的重要性。他說，氣候變化為全球糧食供應帶來危機，了解植物中蛋白質傳輸機理及細胞器的生物形成機制至為重要，透過生物工程尋找提高農作物抗逆能力及產量的方法。是次研究針對植物面對乾旱時如何透過激素調控形成囊泡的機制及相關的蛋白作用。

研究團隊利用過去20年在細胞分子學及蛋白組學的經驗及技術，配合世界領先的電子顯微鏡，首次成功利用植物來源材料在體外重組COPII囊泡。團隊發現在植物激素脫落酸的誘導下，細胞會形成巨型囊泡，大小約是普通COPII囊泡兩倍或以上。這種巨型囊泡可以攜帶大量與應對逆境脅迫相關的多通道膜蛋白，運輸它們到高爾基體及其他作用地點，從而「指令」植物啟動抗旱機制。

團隊亦發現，巨型囊泡的形成是受到一種名為AtSar1a的調控蛋白所影響。在乾旱實驗環境，缺乏AtSar1a蛋白的植物相比起同類型的野生品種，其葉片氣孔增大，導致水份更容易流失。根據以上新發現，團隊提出植物在逆境下通過激素調控重塑內膜系統的機制，並從基礎科學的角度為抗逆農作物的培育和篩選提供革命性新思路。

姜里文表示，大約在10年前開始這個項目，形容項目具挑戰性，需要運用多個複雜的生化及細胞分子生物學技術系統並應用於植物體系中。今次研究不僅發現全新的植物對抗逆境的分子機制，更為植物生物技術中耐旱植物或農作物的培育帶來重要啟示。