中大學者研植物 發現神奇蛋白

專研植物細胞生物學的姜里文(中),與博士後研究員莊小紅(右)及高彩吉等團隊成員,多年研究植物細胞的器官和運作等,以改善植物抗逆性和發展生物技術。

(綜合報道)(星島日報報道)植物體內充滿奧秘,中文大學卓敏生命科學教授姜里文與團隊,發現一種植物特有的神奇蛋白(FREE1),「主宰」每個細胞的肝臟器官「液泡」的形成、蛋白轉運和降解廢物,影響該器官儲存營養和代謝廢物的功能。憑植物細胞研究第二度獲「裘槎優秀科研者獎」的姜里文,將與團隊再進一步研究此神奇蛋白的運作及機制等,協助科學家發展生化技術及轉基因植物。 細胞是生命體的基本單位,中大卓敏生命科學教授姜里文指,每棵植物的細胞,如人體一樣,均有不同的器官,這些「細胞器」含不同蛋白質,行使特定功能,來決定植物的生長發育。他舉例,葉綠體是其中一個細胞器,當中的蛋白質負責植物的光合作用;而「液泡」則是另一個細胞器,是每個細胞內最大的器官,而且功能如肝臟,「例如植物的種子細胞內的是『儲存型液泡』,內裏的蛋白質負責儲存植物營養;根和葉細胞內的是『裂解型液泡』,其蛋白質為植物處理垃圾。」 液泡是維繫植物生命的重要細胞器官,姜里文與團隊經四年研究,發現影響此器官的關鍵物質,是一種植物體內特有的神奇蛋白(FREE1)。他指在實驗結果顯示,若沒有此種神奇蛋白的基因,將影響液泡的生成,以及阻礙液泡內各種蛋白質的轉運,令這些蛋白質難以發揮儲存營養和代謝廢物的功能。 他補充,當植物面對體內廢物和病菌入侵,代謝工作由另一細胞器「自噬體」負責先包裹這些廢物,再轉運到裂解型液泡,當中的水解能消滅和降解這些廢棄物質,並產生氨基酸等有用物質,被植物重新利用,更令細胞在飢餓狀態下存活。「神奇蛋白FREE1是令這兩個細胞器能合作抗逆的重要物質。」姜里文與團隊相信,若以起動器及轉移等技術,提高FREE1在植物體內的水平,將有助調控植物的生理狀況,加強降解廢物的功能,提高農作物的抗病性,令農產量增加。 他們計畫再研究和了解FREE1的運輸途徑、如何影響液泡的生成機制等,希望能根據這些原理,把一些藥用、加值的蛋白和營養,經過轉基因方法,放入儲存型液泡,讓種子吸收這些蛋白質,改善植物的營養。「當知道FREE1與液泡的機理,也可利用它們的運作,將儲存型液泡應用作種子生物反應器,以生產和儲存可食用的蛋白、疫苗等,發展成為轉基因植物,給人類食用。」