來自芝加哥大學(xué)、北京大學(xué)和貴州大學(xué)的國際團(tuán)隊宣布，修改RNA可使植物大幅增產(chǎn)，并提高抗旱能力。

在最初的田間試驗里，向水稻和馬鈴薯植物添加調(diào)控編碼為FTO的蛋白質(zhì)的基因，使兩者的產(chǎn)量增加了50%。這些植物長得明顯更大，產(chǎn)生了更長的根系，并能更好地耐受干旱。分析還表明，這些植物提高了它們的光合作用率。

芝加哥大學(xué)的何川教授說："變化很有戲劇性，”他和北京大學(xué)的賈桂芳教授一起領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。"更重要的是，到目前為止，它幾乎對我們嘗試的每一類型的植物都有效，而且它是一個非常簡單的修改?！?/p>

研究人員對這一突破的潛力充滿希望，尤其是在面對氣候變化和全世界作物系統(tǒng)面臨的其他壓力時。

何川是約翰-T-威爾遜化學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)杰出服務(wù)教授，他說："在全球變暖的條件下，對植物進(jìn)行工程改造以改善生態(tài)系統(tǒng)。我們?nèi)祟愐蕾囍参铩獜哪静?、食物和藥物，到鮮花和石油；現(xiàn)在有可能提供一種方法來增加大多數(shù)植物的利用效率。”

修改RNA，和以往的轉(zhuǎn)基因工程不同。

高中生物學(xué)教導(dǎo)我們，RNA分子負(fù)責(zé)解讀DNA，然后按照程序制造蛋白質(zhì)。但是在2011年，何氏實驗室發(fā)現(xiàn)了基因在哺乳動物中不同表達(dá)方式的關(guān)鍵，打開了一個全新的研究領(lǐng)域——RNA表觀遺傳學(xué)。

事實證明，RNA并不是簡單地讀取DNA藍(lán)圖并盲目地執(zhí)行它；細(xì)胞本身也可以調(diào)節(jié)藍(lán)圖的哪些部分得到表達(dá)。它通過在RNA上放置化學(xué)標(biāo)記來調(diào)節(jié)哪些蛋白質(zhì)被制造以及制造的數(shù)量。

何與同事們立即意識到，這一發(fā)現(xiàn)對生物學(xué)的重大影響。從那時起，他的團(tuán)隊和世界各地的其他同行一直在努力研究RNA的表觀遺傳過程，以及它們對動物、植物和不同人類疾病的影響。他還是一家生物技術(shù)公司的聯(lián)合創(chuàng)始人，該公司目前正在開發(fā)基于RNA修飾蛋白的新型抗癌藥物。

他和前芝加哥大學(xué)博士后研究員、現(xiàn)為北京大學(xué)副教授的賈桂芳開始思考它是如何影響植物生物學(xué)的。

他們專注于一種叫做FTO的蛋白質(zhì)，這是第一個已知的能夠擦除RNA上的化學(xué)標(biāo)記的蛋白質(zhì)，賈在芝加哥大學(xué)何教授的研究小組中作為博士后研究員發(fā)現(xiàn)了這種蛋白質(zhì)?？茖W(xué)家們知道它在RNA上發(fā)揮作用，影響人類和其他動物的細(xì)胞生長，因此他們嘗試將它的基因插入水稻植物中，然后驚訝地看到這些植物“起飛了”。

在實驗室條件下，水稻產(chǎn)量是原來的三倍。在真實的田間測試中，多產(chǎn)了50%的大米。它們的根系更長，光合作用更有效，并能更好地承受干旱帶來的壓力。

科學(xué)家們用馬鈴薯重復(fù)了實驗。結(jié)果是一樣的。

科學(xué)家們認(rèn)為，F(xiàn)TO控制了一個被稱為m6A的過程，這是RNA的一個關(guān)鍵修飾。在這種情況下，F(xiàn)TO通過消除m6A RNA來消減一些告訴植物放緩和減少生長的信號。想象一下，一條有很多紅綠燈的道路；如果科學(xué)家把紅燈遮住，只留下綠燈……

總的來說，改性植物產(chǎn)生的RNA明顯多于對照植物。

這項研究發(fā)表在《自然·生物技術(shù)》上。

原文：https://phys.org/news/2021-07-rna-breakthrough-crops-potatoes-rice.html