科学家破解水稻基因G蛋白 提升水稻抗逆境能力

香港中文大学的生命科学学院研究团队与中国农业大学合作，首次破解水稻基因中“YchF类G蛋白”结构及功能，揭破水稻其中一项抗病害及对抗不良生长环境的能力。领导研究团队的教授林汉明表示，团队将会进一步研究G蛋白的运作机制，希望将有关发现实用化。
 

中大农业生物技术国家重点实验室大豆研究中心主任、生命科学学院教授林汉明表示，G蛋白是生物中常见的基因，但学术界鲜有人详细钻研。研究团队在2007年起开始研究水稻中G蛋白，及后发现G蛋白在水稻中有如一个“开关掣”，可提升水稻自身的抗病害能力，以及在高盐分土地生长的能力。
 

不过，一般情况下G蛋白会与两种“核苷酸”(能量及信息传递分子)：ATP、GTP结合。G蛋白与ATP结合就会减低水稻的抗病害能力；与GTP结合就会减低水稻耐盐生长能力。
 

研究团队利用与中国农大的“X晶体学研究技术”(陈忠周教授领导)，拆解了G蛋白的结构，再配合“定点突变技术”，定点测试ATP、GTP与G蛋白的化学反应，证实ATP、GTP明显影响水稻的抗病、对抗不良生长环境的能力。
 

随后研究团队发现，植物特有的“OsGAP1”蛋白可以改变ATP、GTP结构，令ATP、GTP没法与G蛋白结合，G蛋白就可以启动，令水稻自行提升抗病害及对抗不良生长环境的能力。
 

为测试发现成果，团队利用白叶枯菌进行实验。白叶枯菌可令水稻叶枯死，使稻米无法生长，导致农夫完全无收成的“绝收”。当水稻的G蛋白启动后，虽然没法阻止感染，但受感染的水稻仍可生长，可勉强保住“谷种”。另外，团队测试高盐分生长环境，G蛋白启动的水稻仍然可以生长，而没启动的水稻就没法生长。
 

林汉明形容，G蛋白是用来控制植物会否“发烧”。他称人类有病就会“发烧”来提升抵抗力，但人类不会时常处于发烧状态，植物亦如是。因此一般情况下，水稻会倾向关闭G蛋白。
 

林汉明指出，本次研究结果，未必可即时找到应用途径，但可作为“技术储备”，万一出现常用技术都无法对应的水稻疾病，届时或可藉G蛋白为引子，牵引出新领域的研究或对策。