研究人员发现了一种植物根部蛋白质如何控制矿物质和水的吸收，这一发现可能提高农作物对气候变化的耐受性并减少对化学肥料的需求。发表在《当代生物学》上的研究显示，蓝铜蛋白家族的成员Uclacyanins在形成Casparian带中起着至关重要的作用。这些带是通过在植物细胞之间形成紧密封条来控制矿物质营养和水利用效率的结构，阻止营养物质和水在细胞间泄漏。
这是首次证明这一家族在木质素生物合成中的作用，木质素是地球上最丰富的有机聚合物之一。该研究发现，Casparian带木质素沉积所需的分子机制通过形成纳米域来高度有序，这对植物营养有巨大影响，这一发现可能有助于开发能够高效吸收所需营养的作物。食品安全的全球问题日益紧迫。到2050年，作物产量必须翻倍以跟上全球人口增长的步伐。
考虑到气候变化对水资源可用性的影响以及减少肥料投入以使农业更加环境可持续的驱动，这一目标更具挑战性。在这两种情况下，开发具有提高水和营养吸收效率的作物将提供解决方案。诺丁汉大学生物科学学院和未来食品灯塔的Guilhem Reyt领导了这一研究项目，他表示：“这项研究揭示了提高矿物质营养和水利用效率以及增强应激耐受性的分子机制，使作物更能抵御洪水、干旱、营养缺乏和微量元素毒性。
”这种农业和园艺作物的改进也可能潜在地使缺乏无机肥料（包括氮、磷、钾以及硫和镁）的生计农民受益。这将有助于减轻这些肥料的成本负担并减少其生产和过量使用造成的环境和生态破坏。提高水利用效率和应激耐受性也将提高在边缘土地上耕作的生计农民的产量。对根部如何获取重要微量元素和矿物质的更好理解，应为通过帮助增加必需矿物质营养素含量和减少食品作物中有毒微量元素含量的努力提供重要的分子机制基础。