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2011年高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖

植物耐逆信号转导及其机理

信息来源: 发布日期:2018-11-07 浏览次数:

获 奖 者:章文华 沈文飚 张艳艳 刘友良 张群 徐朗莱 安振峰 苏国兴 井文 赵福庚 朱会英

获奖单位:南京农业大学

成果简介:

逆境影响植物的生长、生存及产量,植物在长期的适应、进化中形成一系列的耐(抗)逆机制。从感受逆境,到产生逆境反应过程中的信号转导,是植物抗逆的重要机制。本项目主要研究磷脂、活性氧、一氧化氮、多胺等信号分子在植物响应盐(渗透胁迫)以及逆境激素ABA中的作用,以及这些信号分子间的相互关系。

1、发现在保卫细胞中,ABA诱导活性氧(ROS)产生的主要来源包括质膜上的NADPH氧化酶(Rboh)和质外体的二胺氧化酶途径。证实磷脂酶D(PLD)介导的ABA信号通路,即ABA信号刺激下,保卫细胞内PLD被激活,水解磷脂,产生磷脂酸(PA),后者与NADPH氧化酶(RbohD)的N端结合,激活其活性,产生ROS;PLD和ROS通过一氧化氮(NO)信号,诱导气孔关闭。另外,PA与蛋白磷酸酶ABIl结合,并抑制后者活性,PA-ABI1互作,不影响ABA诱导的ROS和NO产生,但正面影响ROS和NO诱导气孔关闭。此研究结果,揭示了保卫细胞中,磷脂信号、ROS、NO、ABI1多个重要信号分子在ABA信号转导过程中的网络关系。

2、发现NO参与耐盐反应,NO信号激活液泡膜和质膜上的质子泵活性,证明PA参与了NO对液泡膜质子泵的调节。揭示NO调控种子β-淀粉酶活性,是其促进种子的萌发重要机制;NO诱导逆境下抗氧化酶活性,及脯氨酸积累,从而提高植物的耐/抗性。

3、发现多胺在耐盐(渗透)和ABA反应中的作用。提出多胺结合在液泡膜,并提高盐和渗透胁迫下液泡膜质子泵活性。证明多胺的氧化产物γ-氨基丁酸参与耐盐调节,另一产物ROS参与气孔关闭和侧根生长。

较早提出脂在植物细胞中的信号功能,并以磷脂酶D(PLD)为主要对象,证明了脂信号与活性氧、一氧化氮信号之间的网络关系,在理论研究上有较大进步。探讨了ROS和NO介导的耐逆生理机制,发现一氧化氮对β-淀粉酶、多胺对液泡膜质子泵活性的调控,为揭示这两个信号在细胞内的靶分子、以及它们在植物耐逆中的分子机理奠定了重要基础。

项目共发表学术论文30篇,其中SCI论文21篇,包括 Plant Cell、Journal of Experimental Botany、 BBA、Planta等。这21篇论文被 SCI论文引用405次,其中他引314次,研究成果受到了国内外同行的认可与肯定,一篇综述被美国Plant Physiology 教科书(第4版)作为参考文献引用