湖南大学找到植物生长快慢“调节开关”
来源: 科学网 发布时间: 2016-09-08 访问次数:
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  植物究竟是如何根据环境的改变来调节自身生长快慢的?近日,这一天然法则背后的重要“开关”被湖南大学生物学院于峰课题组找到。研究人员绘制出了存在于植物体内的受体激酶FERONIA的“调控线路图”——身处逆境,使植物进入“休眠”模式,暂缓生长,用更多能量来抵抗环境中的不利因素;反之,则开启“成长”模式。相关成果8月26日以长篇论文形式在线发表于《美国科学院院刊》。

  科学家已经发现,在不利于生长的情况下,植物会产生一种抑制生长的激素——脱落酸(ABA),俗称“休眠素”,但对其背后的原理并不十分清楚。近年来,受体激酶FERONIA作为植物科研界的“明星分子”,其对植物细胞生长的重要调节作用已引起科研界密切关注,但其内部工作机制却尚未被完全揭开。

  于峰小组很早将注意力瞄准FERONIA。2012年他们发现,在正常生长条件下,FERONIA可通过小G蛋白信号途径,激活磷酸酶AB12,从而阻碍脱落酸发出抑制生长的信号。进一步研究发现存在与之对应的负反馈机制:在病虫害等逆境条件下,脱落酸的含量升高,抑制磷酸酶AB12,并释放FERONIA的激酶活性,从而“关闭”植物的生长“开关”——RALF多肽信号。

  于峰小组据此证实,正是FERONIA介导了脱落酸与RALF多肽信号之间的交叉“会话”,并最终调节植物在逆境等环境下的生长速率。他们率先提出了上述 “会话”模型:在正常生长条件下,调控植物生长的RALF多肽信号通过其受体FERONIA抑制脱落酸信号,从而降低逆境应答反应,使植物加速生长;而在逆境(如盐、温度、病虫害等)条件下,脱落酸含量升高并抑制磷酸酶AB12活性从而上调RALF信号响应,使植物逆境应答增强,生长速率减缓,最终生存能力得到增强。

  于峰介绍,研究小组正将这一基础理论发现,转化到对水稻等主要农作物的应用研究中,用以调控水稻的生长,以获得更加质优的大米。

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