湖南大學(xué)解密植物生長(cháng)“調控系統”

　　對大多數人來(lái)說(shuō)，一入冬吃得多人就易胖，一入夏吃得少就變瘦。與此相反，各類(lèi)植物一入春夏，則枝繁葉茂，一入秋冬，則草木搖落。那么植物是如何根據環(huán)境的改變來(lái)調節自身生長(cháng)？湖南大學(xué)生物學(xué)院于峰副教授研究小組發(fā)現，植物體內存在的受體激酶FERONIA就承擔了這樣一種調控作用——身處逆境，使植物進(jìn)入“休眠”模式，暫緩生長(cháng)，用更多能量來(lái)抵抗環(huán)境中的不利因素；反之，則開(kāi)啟“成長(cháng)”模式。于峰介紹，研究小組正將這一基礎理論研究上獲得的發(fā)現，逐步轉化到水稻等主要農作物應用研究中，用以調控水稻的生長(cháng)，從而獲得更加質(zhì)優(yōu)的大米。從目前進(jìn)行的實(shí)驗來(lái)看，已取得了較好進(jìn)展。受體激酶FERONIA是植物科研界的“明星分子”，其在植物細胞生長(cháng)過(guò)程中重要的調節作用得到了科研界的高度關(guān)注，但卻尚未能完全揭開(kāi)其“工作機制”這一神秘面紗。眾所周知，在不利于生長(cháng)的情況下，植物會(huì )產(chǎn)生一種抑制生長(cháng)的激素——脫落酸（ABA）。而于峰研究小組發(fā)現，在正常的生長(cháng)條件下，FERONIA通過(guò)小G蛋白信號途徑，激活磷酸酶AB12，從而阻礙脫落酸（ABA）發(fā)出抑制生長(cháng)的信號（PNAS,2012,109:14693-14698）。與之對應，在病蟲(chóng)害等逆境條件下，脫落酸（ABA）含量升高，抑制磷酸酶ABI2，并釋放FERONIA的激酶活性，從而“關(guān)閉”了植物的生長(cháng)“開(kāi)關(guān)”——RALF多肽信號。由此，于峰研究小組提出了脫落酸（ABA）與RALF多肽信號交叉“會(huì )話(huà)”模型：在正常生長(cháng)條件下，調控植物生長(cháng)的RALF多肽信號通過(guò)其受體FERONIA抑制脫落酸信號，從而降低逆境應答反應，植物則加速生長(cháng)；而在逆境（如鹽、溫度、病蟲(chóng)害等）條件下脫落酸含量升高并抑制ABI2磷酸酶活性從而上調RALF信號響應，植物逆境應答增強，生長(cháng)速率的減緩，而生存能力增強。據了解，這一發(fā)現以長(cháng)篇論文形式（PNASPlus）在線(xiàn)發(fā)表于2016年8月26日的《美國科學(xué)院院刊》（PNAS,doi:10.1073/pnas.1608449113）上，引起了較大反響。