植物死亡可能揭示细胞自我毁灭的遗传机制

杂交植物(通过杂交两种不同类型的亲本而产生的)通常会在两个亲本都能存活的条件下死亡。这就是所谓的混合杀伤力。例如，某些杂交烟草植物在36摄氏度时壮成长，但在28摄氏度时die灭，这是父母双方都可以繁衍的温度。

日本东京农业技术大学(TUAT)的一组研究人员已开始阐明杂交烟草植物细胞如何消亡的分子机制。研究人员于7月15日在《自然》杂志《科学报告》上在线发表了他们的研究结果。选择杂交烟草进行研究是因为它们为研究其他杂交植物提供了良好的遗传模型。

当移至较低温度时，杂交烟草细胞会诱导一个称为程序性细胞死亡的过程。这听起来很引人注目，但在某种程度上是正常且健康的。以人类为例，当新细胞准备好接受时，皮肤细胞就会脱落。这是一个不断的更新。但是，在某些情况下，细胞会变得过度狂热并在可用替代品之前死亡，从而导致整个生物死亡。

“是什么导致与植物的杂交致死性相关的程序性细胞死亡?” 东京农业技术大学农学联合研究生院论文作者兼副教授山田哲也问。“这是我们着手更好理解的问题。”

研究人员使用了强大的成像工具来观察混合细胞的内部。他们发现蛋白质聚集体(错误折叠或以其他方式突变的蛋白质)在杂交细胞中积累。

山田说：“我们发现程序性细胞死亡是由于蛋白质稳态失衡所导致的蛋白质聚集体的积累而在植物细胞中引起的。”

蛋白质稳态是指新蛋白质的发展与已经成熟的细胞生态系统中旧蛋白质的死亡之间的复杂而脆弱的平衡。据Yamada说，体内稳态的丧失可能是由于自身免疫反应引起的，而自身免疫反应是在温度变化后诱导的。

为了抵抗这种细胞衰变，研究人员用一种有助于蛋白质正确折叠的盐(-4-苯基丁酸钠)处理了杂交烟草细胞。山田将其称为“化学伴侣”。它不仅阻止了蛋白质聚集体的积累，而且还阻止了以前不可逆的细胞死亡进程。

接下来，Yamada和研究人员计划进一步研究蛋白质聚集体的积累如何与诱导程序性细胞死亡有关，特别是与植物的抗病性和环境胁迫有关。

山田说：“我们还将阐明调节蛋白质稳态的分子机制。” “最终目标是建立一种遗传改良技术，以通过增强维持蛋白质稳态的功能来开发具有改善的抗病性和环境胁迫耐受性的作物品种。”