湖南大學解密植物生長“調(diào)控系統(tǒng)”

　　對大多數(shù)人來說，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(jù)環(huán)境的改變來調(diào)節(jié)自身生長？湖南大學生物學院于峰副教授研究小組發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)存在的受體激酶FERONIA就承擔了這樣一種調(diào)控作用——身處逆境，使植物進入“休眠”模式，暫緩生長，用更多能量來抵抗環(huán)境中的不利因素；反之，則開啟“成長”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(xiàn)，逐步轉(zhuǎn)化到水稻等主要農(nóng)作物應用研究中，用以調(diào)控水稻的生長，從而獲得更加質(zhì)優(yōu)的大米。從目前進行的實驗來看，已取得了較好進展。受體激酶FERONIA是植物科研界的“明星分子”，其在植物細胞生長過程中重要的調(diào)節(jié)作用得到了科研界的高度關(guān)注，但卻尚未能完全揭開其“工作機制”這一神秘面紗。眾所周知，在不利于生長的情況下，植物會產(chǎn)生一種抑制生長的激素——脫落酸（ABA）。而于峰研究小組發(fā)現(xiàn)，在正常的生長條件下，F(xiàn)ERONIA通過小G蛋白信號途徑，激活磷酸酶AB12，從而阻礙脫落酸（ABA）發(fā)出抑制生長的信號（PNAS,2012,109:14693-14698）。與之對應，在病蟲害等逆境條件下，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“開關(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“會話”模型：在正常生長條件下，調(diào)控植物生長的RALF多肽信號通過其受體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；而在逆境（如鹽、溫度、病蟲害等）條件下脫落酸含量升高并抑制ABI2磷酸酶活性從而上調(diào)RALF信號響應，植物逆境應答增強，生長速率的減緩，而生存能力增強。據(jù)了解，這一發(fā)現(xiàn)以長篇論文形式（PNASPlus）在線發(fā)表于2016年8月26日的《美國科學院院刊》（PNAS,doi:10.1073/pnas.1608449113）上，引起了較大反響。