激素家族的发现可能是提高作物产量的关键

作物经常面临恶劣的生长环境。疾病、极端温度和盐渍土壤等因素迫使植物利用能量来应对由此产生的压力，而不是利用能量来生长。这被称为“生长压力反应权衡”。现在，名古屋大学的一组研究人员发现了一种以前未知的途径，该途径可以调节植物是否利用其资源进行生长或抗逆。这一发现可以使压力反应在农业条件下得到控制，从而提高作物产量。他们将研究结果发表在《科学》杂志上。

由日本名古屋大学研究生院的YoshikatsuMatsubayashi教授和助理教授MariOhnishi领导的一个研究小组研究了激素及其受体在植物应激反应中的作用。

他们专注于尚未确定相应激素的三种受体。他们使用一种小型开花植物拟南芥(拟南芥)，发现了PSY家族，它作为一种激素，与这些受体结合并介导应激反应和生长之间的转换。

当研究人员调查所涉及的途径时，他们有了一个意想不到的发现。通常，受体和激素的功能就像锁和钥匙，而激素(在这种情况下是一种肽PSY激素)充当启动生物过程所必需的钥匙。然而，在这项研究中，不产生PSY的植物细胞仍然具有积极的应激反应。因此，这表明受体“锁”中PSY“钥匙”的存在不是激活压力反应，而是使其保持关闭状态。

为了测试压力反应的性质，研究人员在极端压力条件下使用热、盐种植植物，并用细菌感染它们。缺乏PSY受体或持续喂食PSY激素的植物未能充分应对压力，导致存活率降低。科学家们得出的结论是，受胁迫的植物会停止释放PSY，而PSY的缺乏会诱导应激反应基因。

为了解释这种现象，研究人员提出了一种机制，其中受损细胞会降低受损部位附近细胞层中PSY激素的浓度。缺乏PSY会触发压力反应。重要的是，这可以解释为什么即使是受损的植物也能发送信息。

受损的植物细胞可能会停止释放PSY激素，从而激活应激反应，而不是利用其有限的资源来产生新的信号。这种机制将平衡压力耐受性和相关的能源成本。因此，即使在最紧张的环境条件下，植物仍然可以通过管理其有限的资源来生长。

“在拟南芥中发现的大多数机制都在其他植物中发现。因此，我们的结果适用于所有作物，”Matsubayashi解释说。

“这种机制使得人为控制胁迫耐受性和产量之间的平衡成为可能，这是一种权衡关系。近年来，植物工厂种植的农作物越来越多。当农作物在室内种植时，“低压力环境和承受波动的自然户外环境所需的压力反应系统并不总是必要的。在植物工厂中培育PSY受体活性降低的品种可能会在这些受控环境中提高产量。”