印第安纳州西拉斐特——从前，流行的科学观点可能会宣布最近由一个团队在《自然通讯》上发表的研究普渡大学科学家是多余的。现在，气候变化的影响加剧了这一领域研究的必要性。

花释放出一种叫做挥发性有机化合物（VOCs）的气味化学物质。今年早些时候，普渡团队发表论文首次确定一种在帮助矮牵牛释放挥发物方面起关键作用的蛋白质。该文章是为“植物与农业”该杂志编辑亮点网页的一部分。

娜塔莉亚·杜达雷娃领导这项研究的她和她的长期合作者约翰·摩根多年前在拨款提案中建议，分子过程可能参与挥发性有机化合物的排放。两次拨款审查人员都表示，没有什么可寻找的，因为简单的扩散就是答案。

“我们失败了两次，因为人们不相信我们，”植物生物学中心尊敬的教授生物化学.“我们决定必须有证据证明这不是简单的扩散，这涉及分子机制。”

这项新的工作建立在杜达雷瓦-莫根合作组织宣布的调查结果之上2015年和2017年展示生物学如何帮助控制植物释放气味化合物。最新的论文，主要由国家科学基金会和美国农业部重点研究挥发物如何穿过细胞壁，细胞壁是将植物细胞内部与最外层的保护层角质层隔开的屏障。

“我们正在研究是否存在促进这些小有机分子跨细胞壁运输的蛋白质，”化学工程.

“最好的类比是通过一种叫做肌红蛋白的蛋白质在肌肉组织中运输氧气。”

挥发性有机化学品是水溶性低的小分子。然而，细胞壁是一个充满水的环境。这会减缓挥发性有机化合物的扩散速度，因为它们的浓度不会很高。

Morgan解释说：“发生的是，蛋白质可以在非水性空腔内结合大量这些分子，从而提高或增加净转运率。”。

这项工作具有重大的实际意义，从地球的健康到工业运营。现在，工厂每年排放100亿吨碳，随着全球变暖的持续，碳排放量将增加。花挥发物也有助于保护植物免受环境压力，在化妆品行业和芳香疗法中被大量使用。

杜达雷娃说：“我们的饮食依赖于昆虫授粉的植物。”。随着全球变暖，在昆虫准备开始授粉之前，花朵可能会更早开始开花。

团队的2015年论文发表在《植物科学趋势》（Trends in Plant Science）杂志上的一篇文章报道了计算结果，这些计算结果确定了维持实验测得的花排放速率所需的挥发物浓度。浓度达到了毫摩尔范围，这是化学家用来量化含有大量分子或原子的物质的尺度。

杜达雷娃说：“这些化合物会积聚在膜内，如此高的浓度会破坏膜并破坏细胞。”。这留下了一个明确的结论：简单的扩散是不可能的。

已计算了snapdragons的初始功。但普渡大学的研究人员在他们的最新研究中把重点放在矮牵牛上，因为与金鱼草不同，矮牵牛可以通过基因改造来研究特定基因如何影响排放过程。

他说：“使用牵牛花更容易，因为牵牛花的排放量很高，尤其是在夜间。”潘廖他是主要合著者和前普渡大学博士后科学家，现任香港浸会大学生物学助理教授。“排放量以昼间模式受到严格控制。”

其他合著者包括Itay Maoz公司前普渡大学博士后科学家，现为以色列农业研究组织成员；施梦玲，2022年博士，化学工程；黄兴奇，杜达列娃实验室博士后；和生物化学研究生李纪熙。合著者为这项工作贡献了技能和专业知识的互补组合，这已成为杜达雷娃和摩根研究小组长期合作的标志。

杜达雷娃的研究小组产生了转基因植物，并处理了确定特定蛋白质是否有助于挥发性排放所需的细胞生物学。然而，无法检测细胞中蛋白质的水平或其浓度在细胞壁上的变化。

然后，由摩根的团队进行计算，量化蛋白质的贡献，并进行计算机模拟以验证实验数据。

摩根说：“在建模预测和实际数据之间获得反馈很重要。”。“有时，它从数据开始，然后我们去做数学，然后我们回去与数据进行比较。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。