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浙大学者发现植物“登陆”新机理 为耐旱育种提供新思路
日期:2019-04-15 作者:未知 来源:浙江在线 点击:
 

    如何应对干旱,是当前农业及植物科学研究的重要课题。
    由此,浙江大学农业与生物技术学院张国平教授团队的陈仲华教授课题组,与来自澳大利亚、美国、英国、以色列、加拿大和德国的 27 位科研人员联合攻关,提出并验证了关于植物如何在 4.5 亿年前由水生向陆生过渡的新理论,提出了叶绿体逆行信号通路 SAL1-PAP 的起源和进化的新观点。
    近日,这项研究成果被知名期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)报道。浙江大学农业与生物技术学院赵晨晨博士和博士研究生王媛媛为共同第一作者,陈仲华教授为主要通讯作者。
    叶绿体逆行信号网络是协调植物监测和响应干旱的预警系统之一,当植物感应到干旱时,它能调控植物的逆行信号蛋白以激活防御措施。课题组分析了已发表基因组的 31 种陆生植物和藻类的 61 个与叶绿体逆行信号等相关的蛋白家族,通过基因组序列分析和实验验证,在陆地植物的藻类祖先、最早登陆的淡水链型绿藻(轮藻和链丝藻)中发现了具有能够使植物迅速应对干旱胁迫的遗传特征。
    陈仲华介绍,这个发现让他们找到了叶绿体逆行信号网络的起源。
同时,气孔是植物与外界交换的重要开关,当植物处于干旱环境时,气孔会控制植物体于外界的水分与二氧化碳交换,进而减少干旱对植物的影响。课题组在对叶绿体逆行信号网络的研究基础上,进一步对这条通路如何影响气孔开关做了详细的研究。
    “大多数陆生植物,例如地钱、苔藓、蕨类、农作物和其它开花植物都存在相似的逆行信号通路。”陈仲华介绍,通过基因编辑等分子生物学方法调控该通路上的相关基因,将为耐旱育种提供新思路、新途径。
    张国平表示,过去对水生和陆生的植物差异性研究多是从组织结构角度开展,而这次课题组的研究通过大数据的材料研究,对关键基因的对比分析,让人类对陆生植物进化有了更精准的认知。加深了对植物耐旱性进化及适应气候变化的理解,对作物耐旱育种和栽培提供了新思路。

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