美国加州大学河滨分校（UC Riverside）的一项合成生物学研究提出了一种新策略：通过基因工程对植物进行“重新编程”，使其在干旱条件下消耗更少的水，为农作物改良开辟了新途径。

干旱是影响植物生长发育最重要的环境胁迫因素之一。当植物遭遇干旱时，它们会自然产生脱落酸（ABA），这是一种应激激素，能够抑制植物生长并减少水分消耗。ABA与植物细胞中的受体蛋白结合后，会触发一系列有益反应，例如关闭叶片气孔以减少水分蒸发，从而帮助植物在干旱中存活。

在干旱时直接喷洒ABA确实能帮助植物生存，但ABA成本高昂，在植物细胞内会迅速失活，且对光敏感，因此在农业生产中并未大规模使用。许多研究团队致力于开发合成ABA类似物以增强耐旱性，但预计这将是一个漫长且高投入的过程。

然而，双炔酰菌胺（mandipropamid）——一种广泛用于控制果蔬晚疫病的化学合成杀菌剂——已经广泛应用于农业生产。那么，能否对受干旱威胁的农作物进行“编程”，使其对双炔酰菌胺产生类似ABA的反应，从而提高干旱生存能力？

由加州大学河滨分校的Sean Cutler领导的专家团队给出了肯定答案。研究人员在实验室中对拟南芥和番茄进行了研究。他们利用合成生物学方法开发了一种新的植物ABA受体，通过“编程”使其被双炔酰菌胺而非ABA激活。研究发现，当这些“重新编程”的植物被喷洒双炔酰菌胺时，会激发ABA反应通路，关闭气孔减少水分蒸发，从而在干旱条件下更有效地生存。

“通过基因工程为植物重新‘编程’，我们成功地为农用化学品找到了新的应用——这是之前从未做过的。”Cutler说，“我们期望这一利用合成生物学改变植物反应的策略，能促使更多化学合成品被用于控制其他有益特性，例如抗病性或生长率。”

“实际上，利用合成生物学已经规避了传统障碍，我们使用的是实际中已应用的物质，通过对植物再‘编程’，使这种化学物质控制植物的水消耗。”Cutler补充道。

蛋白质工程是一种系统构建蛋白变异体并测试其新属性的方法。Cutler团队利用蛋白质工程创造了与双炔酰菌胺匹配且能被有效激活的植物受体。这些“受体”被导入拟南芥和番茄后，植物对双炔酰菌胺的反应与对ABA的反应相同。在缺乏双炔酰菌胺时，这些转基因植物与未转基因的植物几乎没有区别。