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杭州师大植物感受干旱机制研究取得较大突破

  • 时间:2014-10-11 00:00
  • 来源:未知
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  在国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等的资助下,杭州师范大学教师远方等与美国杜克大学通过多年努力,合作建立了一套全新的突变体筛选体系,成功地用模式植物拟南芥筛选到干旱感受相关的遗传突变体,并且克隆了感受干旱的感受器基因。相关研究成果(OSCA1 mediates osmotic-stress-evoked Ca2+ increases vital for osmosensing in Arabidopsis)于2014年8月27日在《自然》杂志上发表(Nature:http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13593.html)。

  在过去20年中,人们对植物通过细胞内钙浓度增加来响应各种非生物和生物刺激的理解有了许多进步,但相应的感受干旱的钙离子通道的蛋白仍然不知道。该研究利用正向遗传筛选干旱激活细胞内钙离子浓度增加的方法获得缺陷型突变体,并克隆到相关基因,命名为干旱感受器OSCA1。OSCA1属于一个功能未知的基因家族。该研究进一步证明OSCA1形成一个非选择性阳离子通道,在质膜上可通透钙离子,并被干旱激活。OSCA1参与干旱信号诱导的早期信号事件(钙增加,5秒),干旱介导生理过程(气孔关闭,30分钟),以及持续干旱对生长和发育的影响(根生长,11天)。因此OSCA1被认为是植物干旱感受机制中的一个最重要成分。

  随着全球气候变化,高温及其伴随的干旱将严重影响世界农作物生产及森林植被的生态和分布。该研究从植物感知干旱的受体出发,可真正探讨植物感应水条件变化的分子机制。通过改变和调节基因的方式改变农作物、牧草、森林树种等植物对干旱感受机制,培育出抵抗这些逆境的植物。同时,对植物感受器OSCA1的研究可揭示全球环境变化背景下植物适应性的产生与动态变化机理。总体而言,这些研究将有利于提高我国的粮食安全和植物生态系统安全,并且有助于稳步提高我国人居健康环境。

  相关研究是在国家“千人计划”特聘教授裴真明的领导下,由国内外多个课题组共同努力,历时多年完成。相关成果发表在《自然》杂志(影响因子42.8)。该研究工作获得国家自然科学基金、浙江省自然科学基金及杭州师范大学攀登工程的支持与资助。

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