Modificerede peptider kunne booste plantevækst og udvikling

En ny australsk undersøgelse af peptidhormoner, der er kritiske for planteudvikling, kan resultere i vidtrækkende fordele for landbruget, vævskultur, og relaterede industrier, og endda forbedre viden om peptider hos mennesker.

Studiet, involverer forskere fra University of Queensland og University of Sydney, syntetiserede og undersøgte funktionen af ​​CLE-peptider, en relativt ny klasse af peptidhormonfamilien i planter.

Dr Brett Ferguson fra Center for Integrative Legume Research, på School of Agriculture and Food Sciences ved UQ, sagde, at forskningen var spændende, fordi CLE-peptider havde væsentlige roller i at regulere plantevækst og udvikling, øget produktivitet samt tilpasning til miljøfaktorer.

"CLE-peptiderne kan potentielt bruges til at manipulere plantevækst, " han sagde.

"Selv en lille stigning i udbyttet kan være massivt vigtig for landbruget - øget fødevareproduktion og fødevaresikkerhed, samtidig med at landbrugets bæredygtighed forbedres.

"Andre undersøgelser har vist, at en variant af et CLE-peptid kan resultere i større tomatfrugt."

"Resultaterne åbner op for nye forskningsområder for at studere specificiteten af ​​funktion/struktur i CLE-peptidsignalsystemet i planter.

"Dette er et hurtigt voksende forskningsområde på grund af dets betydning for landbruget, mad, og andre industrier, der involverer plantevækst og udvikling."

Dr. Ferguson sagde såvel som relevans for planteudvikling, fundene var relevante for animalsk peptidsignalering.

"CLE-peptider er specifikke for planter, men peptider og associerede receptorer findes også i dyr/mennesker. At forstå mekanismer i planter kan gavne vores forståelse af lignende mekanismer hos mennesker, " han sagde.

Dr. Ferguson sagde, at CLE-peptider var meget vanskelige at opdage og udvinde fra planter på grund af deres lille størrelse og ekstremt lave koncentration. Som resultat, peptiderne skal syntetiseres kemisk for at teste deres funktion i biologiske assays.

"Dette er sofistikeret kemi med biologisk relevans, " han sagde.

"At skabe målmolekylet og derefter teste dets biologiske funktion er ikke altid gjort, især når molekylet, såsom CLE-peptidet, er kompleks.

"De få CLE-peptider, der er blevet påvist, er alle blevet modificeret med tre arabinose-sukkermolekyler koblet sammen, " han sagde.

"Imidlertid, denne 'triarabinose-byggesten' er ekstremt svær at syntetisere. I vores undersøgelse, denne vigtige byggesten blev syntetiseret ved hjælp af banebrydende kemiske syntesemetoder.

"Byggestenen, der er blevet produceret af Payne Laboratory (School of Chemistry, University of Sydney) er nu let tilgængelig for at få adgang til syntetiske CLE -peptidhormoner for at teste deres aktivitet i planter ved hjælp af foderstudier. "

Dr. Ferguson sagde, at undersøgelsen brugte byggestenen til kemisk syntetisering af CLE40, som er et CLE-peptid, der modulerer rodudvikling (ved at kontrollere stamcellepopulationen af ​​roden).

"Dette er tydeligvis et meget vigtigt peptidhormon for plantevækst, " han sagde.

"Vi udviklede også et nyt assay til at fodre CLE40-peptidet og overvåge rodvækst.

"Ved at bruge denne analyse, vi viste, at byggesten er vigtig for CLE40 -aktivitet.

Ændring af rodarkitektur via centrale udviklingsfaktorer betragtes som et afgørende skridt i forbedringen af ​​landbrugets bæredygtighed og fødevaresikkerhed.

"Byggestenen kan nu bruges til at syntetisere andre CLE-peptider, som efterfølgende kan bruges i fodringsundersøgelser for at fastslå deres aktivitet."

Han sagde, at CLE-peptider, der blev fundet til at ændre aspekter af vækst eller udbytte, havde et enormt potentiale i landbruget (potentiale til at øge fødevareproduktionen), vævskultur (potentiale til at stimulere udviklingen af ​​skud eller rod), blomsterdyrkning (potentiale til at forbedre blomstringen), og andre industrier, der var afhængige af plantevækst. Dette kan opnås ved at fodre, eller gennem målrettet avl eller genom-redigeringsteknikker.

Studiet, "Arabinosylering modulerer vækstregulerende aktivitet af peptidhormonet CLE40a fra sojabønne", er udgivet i Cellekemisk biologi .