植物为何变得茂盛，或为何不然

对于许多植物而言，更多的枝条意味着更多的果实。但是什么让植物长出枝条呢？加州大学戴维斯分校的新研究表明，植物如何分解抑制分枝的激素独角金内酯，从而变得更加“丛生”。了解独角金内酯的调控机制可能对许多农作物产生重大影响。

该研究于8月1日发表在《自然通讯》上。

“能够操纵独角金内酯不仅可能对植物的结构产生影响，还可能对植物的抗旱性和抗病性产生影响，”该研究的主要作者、加州大学戴维斯分校植物生物学系副教授尼茨安·沙贝克说，他专门从事生物化学和结构生物学研究。

独角金内酯的激素作用直到2008年才被发现，沙贝克称它是植物激素研究领域的“新秀”。除了调节分枝行为外，独角金内酯还促进了地下菌根真菌与植物根系之间的有益相互作用，并帮助植物应对干旱和高盐度等压力。

尽管科学家们对植物如何合成独角金内酯和其他激素了如指掌，但对植物如何分解它们却知之甚少。最近的研究表明，存在于所有生命界（包括人类）中的称为羧酸酯酶的酶可能参与独角金内酯的降解。植物产生20多种羧酸酯酶，但只有其中两种形式CXE15和CX20与独角金内酯有关。然而，这种联系仅仅是推测性的，沙贝克的团队希望更深入地了解这种降解机制。

“我们的实验室对机制感兴趣，这意味着我们不仅想知道汽车能行驶，还想知道它是如何行驶的；发动机内部发生了什么，”沙贝克说。

解密酶的引擎

为了研究CXE15和CX20是否真的参与了独角金内酯的调控，研究人员首先构建了这些酶的分子结构的3D模型。这项工作由本科研究员林宜妍启动，她在实验室中生长并纯化了羧酸酯酶蛋白。

沙贝克说，这个由学生主导的项目很快就变得更大了。

博士后研究员马拉提·帕拉亚姆利用X射线晶体学和计算机模拟来解析酶的三维原子结构，并进行生物化学实验，以比较这两种酶如何降解激素。

这些实验表明，CXE15在分解独角金内酯方面比CXE20更有效，后者虽然与独角金内酯结合，但并不能有效降解它。他们的3D模型揭示了一个新发现：CXE15的一个特定区域实际上允许酶改变其形状。

“CXE15是一种非常有效的酶——它可以在毫秒内完全破坏独角金内酯分子，”沙贝克说。“当我们放大时，我们意识到酶的结构中有一个动态区域，这是它如此工作所必需的。”

动态酶

通过检查CXE15的结构，沙贝克及其合作者确定了允许酶动态结合独角金内酯的特定氨基酸。然后，为了证实这些氨基酸确实负责酶的效率，他们通过基因工程手段构建了一个具有改变动态区域的酶突变体。突变体版本在体外以及在研究团队在烟草本氏烟植物中测试时，都显示出降低的独角金内酯降解能力。

沙贝克说，下一步将研究不同植物组织（如根和茎）中羧酸酯酶的产生方式。

“在这项研究中，我们真的对阐明这些酶的机制和结构很感兴趣，但未来的研究可以开始调查它们如何影响植物的生长和发育，”沙贝克说。

该研究的其他作者是：加州大学戴维斯分校的乌格拉帕·纳加拉克什米、阿米莉亚·K·吉利奥和萨维特拉玛·迪内什·库马尔；以及来自法国巴黎萨克雷大学的戴维·科尔努和弗朗索瓦-迪迪埃·博耶尔。

该研究得到了美国国家科学基金会和美国能源部的支持。

TERC 科学家阿德里安娜·斯密茨 (Adrianne Smits) 和史蒂夫·萨德罗 (Steve Sadro) 教授正在研究太浩地区的其他湖泊，作为加利福尼亚山脉湖泊网络 (California Mountain Lake Network) 的一部分，该网络由 15 个代表不同海拔和环境的湖泊组成。他们的目标是了解加利福尼亚的高山湖泊对环境变化的敏感程度，并发展出对湖泊管理有指导意义的认知。他们为今年早些时候发表的研究做出了贡献，该研究表明，从 2019 年到 2021 年，北美几乎每一个湖泊在一年中至少有一天都受到了野火烟雾的影响。

TERC 与韩国极地研究所合作开发了水下“滑翔机”，用于南极冰架下的研究，并与瑞士科学家就类似技术进行研究，以探索北极高纬度地区的冰塞湖。

人类影响

在太浩湖清澈度的历史记录中，21 世纪初有一个明显的改善，因为保护和恢复湖泊的努力开始生效。冬季水质的持续改善表明，这些努力正在产生长期影响。

与此同时，太浩湖流域并不是一个孤立的系统。远在加拿大的野火将烟雾颗粒沉积到湖中。加利福尼亚州的干旱也使太浩湖变干。

TERC 的一个重要角色是对太浩湖、其生态系统和环境以及它们如何受到区域和全球趋势影响进行公众教育。目的是提供关于太浩湖地区的科学信息，以促进负责任的行动和管理工作。2023 年，TERC 教育团队通过游览、实地考察、讲座和社区活动吸引了近 13,000 名访客。

TERC 的研究人员与其他科学家合作，特别是与内华达大学里诺分校和内华达沙漠研究所的科学家合作，部分通过太浩湖科学顾问委员会进行。该委员会由加利福尼亚州和内华达州于 2015 年成立，是一个独立的科学家团体，他们合作向政策制定者提供建议，以促进、增强和维护太浩湖及其流域的生态完整性。

游客和居民可以作为志愿者公民科学家为保护湖泊做出贡献，报告藻类、外来物种、垃圾、水质和野火造成的灰烬等其他方面的观测结果。

艾丹今年夏天也在马来西亚留学，他很享受这次前往新大陆并与来自不同文化背景的人交流的机会。他参加了以心理健康为主题的课程，并游览了吉隆坡，练习了太极。他认为，全球学习对于挑战我们自身以不同方式解决问题至关重要，同时也在努力改善每个人的福祉。

我们将继续欢迎世界来到加州大学戴维斯分校，并将加州大学戴维斯分校带到世界。思想交流和学习新文化——所有这些都源于成为全球校园的一部分——比以往任何时候都更加重要。