小分子物質互作調控草坪草抗逆機理研究獲進展

　　干旱、鹽和冷害等環境脅迫因子單獨或者共同作用制約著農作物的生產，是農業生產減產的重要因素。近年來，隨著礦產資源的過度開采及農業中化肥的大量使用，土壤鎘污染越來越嚴重，也成為影響我國持續農業和生態環境質量的一個重要因素。植物由于自身不能移動，在長期的自然進化中形成一系列復雜的調控機制，來感受外部脅迫并傳遞信號，最終細胞和整在個植株水平形成應激性反應。在非生物脅迫的早期信號傳導過程中，小分子物質包括活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)、硫化氫(H2S)和多胺(Polyamine)等的交叉互作發揮著重要作用。

　　中國科學院武漢植物園植物水分脅迫生物學學科組施海濤博士在產祝龍研究員的指導下，以草坪草狗牙根(Cynodon dactylon (L). Pers.)為研究對象，利用植物生理學和藥理學等研究方法，對一氧化氮和硫化氫誘導植物對鎘離子脅迫抗性的分子機理展開了一系列研究。研究發現，鎘離子脅迫誘導了一氧化氮和硫化氫的大量產生;一氧化氮和硫化氫的供體處理提高的一氧化氮和硫化氫含量可以顯著提高狗牙根對對鎘離子脅迫抗性，而一氧化氮和硫化氫的清除劑處理降低了的一氧化氮和硫化氫含量并降低了狗牙根對對鎘離子脅迫抗性;同時一氧化氮和硫化氫均可以改變鎘離子脅迫時的活性氧積累和抗氧化酶活性;進一步研究表明一氧化氮誘導產生的硫化氫是一氧化氮調控鎘離子脅迫抗性必需的，從而解析了一氧化氮和硫化氫在植物鎘離子脅迫早期反應中的上下游關系及生理機制。

　　同時，基于前期在多胺與植物脅迫抗性方面的研究結果(Journal of Experimental Botany, 2013, 64 (5): 1367-1379; Plant Signaling and Behavior, 2013, 8 (5): e24138; Journal of Proteome Research, 2013, 12 (11): 4951-4964)，并結合國際上大量相關研究的文獻資料，施海濤博士在產祝龍研究員的指導下，綜述了非生物脅迫過程中，植物體內多胺合成和代謝途徑基因表達及多胺含量的變化趨勢;外源多胺處理和基因工程改變多胺合成及代謝相關基因的表達與植物非生物脅迫抗性的關系;并重點從多胺、脫落酸、活性氧及一氧化氮等小分子物質的交叉互作角度探討了多胺調控植物非生物脅迫的分子機理。

　　相關研究結果分別在植物學國際期刊Plant Physiology and Biochemistry (doi: 10.1016/j.plaphy.2013.11.001)和Journal of Integrative Plant Biology (doi: 10.1111/jipb.12128)上在線發表。

　　以上研究獲得中國科學院“百人計劃”基金，中國科學院知識創新工程項目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263)和國家自然科學基金(No.31200194 和No.31370302)的共同支持。