土壤盐度增加：新发现可能有助于提高作物的适应力

盐碱化导致全球歉收。植物死亡或生长发育迟缓。瓦赫宁根大学研究所（WUR）的研究人员发现，一种局部调节蛋白促进了盐碱地中的根系生长，使植物能够在这些不利条件下发育

这些发现已发表在《植物细胞》杂志上，为进一步研究开发更具弹性的作物品种奠定了重要基础

几乎四分之一的灌溉农田受到盐碱化的影响。海平面上升、干旱加剧和气温上升加剧了这一问题。植物生理学教授Christa Testerink说，盐渍土对侧根的发育有不利影响

“植物需要侧根来吸收水分和营养。调节侧根生长的激素被称为生长素。盐阻碍了植物识别这种激素发出的信号的能力，导致侧根发育不足。侧根减少意味着植物的总体健康受到影响，”Testerink说

为什么一些植物物种比其他植物物种受盐度胁迫的影响更小？为了回答这个问题，研究人员深入研究了驱动模式植物拟南芥根系发育的分子机制，拟南芥通常被称为水芹

Testerink说：“之前的研究已经表明，蛋白质LBD16是植物激素生长素和侧根发育之间的开关。LBD16激活了负责侧根发育的基因。在盐碱地中，你会认为生长素的功能会受损，但你也会认为LBD16蛋白质的水平会下降。”

发现的替代途径

令人惊讶的是，研究表明，在盐水环境中，水甲的生长素功能严重降低，而LBD16水平升高。Testerink表示，“这表明了一种驱动蛋白质的替代途径，使植物在盐水条件下仍能产生侧根，尽管数量较少。我们通过发现另一种激活剂ZAT6蛋白质成功找到了这一途径。

”这种蛋白质取代生长素的调节作用。这一发现为进一步研究侧根中类似的局部分子网络提供了关键基础，这些分子网络有助于植物在压力情况下发挥作用。不仅在盐碱地条件下，而且在干旱或炎热的时候。这可以帮助植物育种家改变植物的根系生长，创造出更具弹性的品种。“

研究人员在寻找LBD16激活剂时使用了机器学习。生物信息学小组的研究员Aalt Jan van Dijk解释了这种计算方法是如何发挥作用的。”有数以万计的可能候选者可以在植物中调节LBD16。你在大海捞针。预测使更有针对性的搜索成为可能

“我们用实验中转录因子的数据构建了一个机器学习模型。然后，该模型使用模式来预测特定转录因子是否调节另一个转录因子。这缩小了可能的候选因子的范围。进行实验测试使我们能够确定ZAT6是LBD16的新调节因子。”Van Dijk说，CropXR的进一步发展将实验数据和机器学习相结合是植物研究领域的新事物。CropXR研究项目将继续采用这种方法。“在CropXR，我们将在未来十年与乌得勒支大学、代尔夫特大学和阿姆斯特丹大学（UvA）合作，开发更具弹性的作物的基础知识和方法。

”除其他方法外，我们将使用机器学习与机械模型相结合的方法。这些模型包含潜在的生理和细胞过程以及因果关系的知识。Van Dijk表示：“这些模型的预测可以通过有针对性的实验进行测试。”在CropXR中，重点不是盐碱化，而是气候变化带来的其他挑战，如高温和干旱，描述了我们对植物在温暖温度和缺水条件下根系生长的研究

“我们发现了几个起作用的分子因子。但是，为了预测植物如何处理这种应激因子的组合，还需要进行更广泛的研究。在CropXR项目的前五年，我们将专注于拟南芥。在接下来的五年里，我们将把所获知识应用于粮食作物。

”我们希望这将使我们能够与该领域的合作伙伴合作，制定切实可行的解决方案。