墨西哥國立自治大學科學家深入研究 LEA 蛋白質：揭開種子在乾旱環境下的生存奧秘

墨西哥國立自治大學（UNAM）的研究團隊目前正致力於探索植物種子在日益嚴峻的全球乾旱環境中，如何維持生命力的分子機制。這項研究的核心焦點在於「胚胎發育晚期豐富蛋白」（Late Embryogenesis Abundant proteins，簡稱 LEA 蛋白質）。當種子流失高達 90% 的水分時，這類蛋白質會在種子內部大量累積，成為生存的關鍵因素。

這些蛋白質被描述為具有高度靈活性且「無序」的分子結構，在保護胚胎方面發揮著決定性作用。它們能促使胚胎進入一種「玻璃化」（vitrified）狀態，從而確保種子能長期保持活性。墨西哥國立自治大學生物技術研究所（IBt）的 Alejandra Covarrubias Robles 博士帶領團隊透過實驗證實了這些分子的關鍵功能。研究發現，若編碼這些靈活蛋白質的基因發生突變，將導致種子存活率顯著下降並加速老化過程，這有力地證明了其不可或缺的保護價值。

在研究過程中，科學家選用了模式生物「阿拉伯芥」（Arabidopsis thaliana）以及多種豆類作物進行實驗，這顯示了該發現能廣泛應用於農業領域。這項研究為生物技術開闢了新前景，旨在培育出對脫水具有更高抗性的農作物。LEA 蛋白質屬於富含甘氨酸的親水蛋白（hydrophilins），能在水溶液中維持靈活的構象。由於陸生植物的種子和花粉需經歷脫水與隱生（cryptobiosis）階段，因此這類蛋白質在這些結構中分布極為廣泛。

與傳統的分子伴侶（chaperones）不同，LEA 蛋白質在提供保護時不需要消耗三磷酸腺苷（ATP），且在脫水後不會恢復蛋白質的原始構象。LEA 蛋白質的應用潛力已超越了農業範疇：體外（in vitro）研究顯示，它們能夠穩定其他敏感蛋白質，這為其在動物胚胎保存或各種醫療程序的細胞保存中提供了可能性。此外，研究人員不僅在種子中發現了 LEA 蛋白質和脫水蛋白（dehydrins，LEA 蛋白質的 D-11 亞家族），也在許多其他植物甚至動物組織中偵測到它們的存在，這反映了其在演化史上的古老起源。

在全球糧食安全的背景下，深入理解種子進入休眠狀態的機制至關重要。墨西哥國立自治大學所進行的這類研究，可望成為開發新型育種方法的基礎，旨在提升植物對氣候變遷的適應能力。將這些知識成功應用於生物技術，不僅能確保種子庫的長期穩定儲存，對於在天氣難以預測的環境下維持全球農業的永續發展，更是具有決定性的意義。