来源: 加州大学圣地亚哥分校 (UC San Diego), 发表于 Science Advances (2025年6月6日)
核心发现:
加州大学圣地亚哥分校领导的一项国际研究首次证实,在动物免疫系统中发挥重要防御作用(抗病毒、抗炎)的代谢产物衣康酸 (itaconate),在植物细胞中同样存在,并扮演着强力促进植物生长的关键角色。研究人员发现,用衣康酸浇灌玉米幼苗可使其显著增高,揭示了这一分子在植物生理学中此前未知的重要功能。
研究背景:
衣康酸是生物体能量代谢过程中产生的天然化合物(代谢产物)。虽然其在动物免疫防御中的作用已被广泛研究,但其在植物中的存在和功能长期未被探索。
研究方法与发现:
化学成像确证存在: 研究团队运用质谱成像 (mass spectrometry) 技术,首次直接证实了衣康酸在植物细胞内的存在,特别是在生长旺盛的细胞中。
功能验证: 通过向玉米幼苗施用衣康酸,观察到处理组植株显著高于对照组(见图),直接证明了衣康酸对植物生长的刺激作用。
图片说明:经衣康酸处理的玉米幼苗(右)显著高于未处理组(左)。图片来源:Dickinson Lab, UC San Diego
分子互作机制探索: 研究团队与动物生物化学专家合作,利用模式植物拟南芥 (Arabidopsis),深入解析了衣康酸如何与植物特异性蛋白质相互作用。
多重生理功能: 研究发现衣康酸参与植物多个关键生理过程,包括初级代谢和氧胁迫响应。
研究意义与前景:
农业增产新途径: 该发现为利用这种天然存在的分子(而非合成化学物质)来安全地最大化作物生长潜力、应对全球粮食需求提供了全新思路。主要研究者、细胞与发育生物学助理教授Jazz Dickinson表示:“这一发现可能催生受自然启发的解决方案,以改善玉米等作物的生长。”
动植物生物学桥梁: 研究揭示了动植物生物学之间令人惊讶的交叉点。Dickinson教授强调:“我们希望通过更深入地理解动植物生物学之间的联系,揭示对植物和人类健康都有益的新见解。”鉴于人体自身也产生和利用衣康酸,这项植物研究也可能为理解该分子在人类发育和生长中的作用提供新信息。
基础研究价值: 该研究填补了衣康酸在植物领域的研究空白,为理解植物代谢调控和生长发育机制开辟了新方向。
合作机构:
加州大学圣地亚哥分校、斯坦福大学、北京大学、卡内基科学研究所、墨西哥国立自治大学 (Universidad Nacional Autónoma de México)
资助:
美国国家科学基金会 (NSF)、美国国立卫生研究院 (NIH)
论文信息:
Dickinson, J. et al. Itaconate is a plant metabolite that promotes growth through modulation of primary metabolism and stress responses. Science Advances (2025). (发表于2025年6月6日)
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