内蒙古科研团队发现：植物钙离子可提高植物对生物胁迫的感知和抵抗能力
时间：2019-08-14 15:35
来源：创新内蒙古
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在遇到不利的环境时，动物可以逃跑，植物怎么办？内蒙古大学祁智教授带领的研究团队发现，为了生存，植物会发出一整套高效的解读环境信息和作出合理应对的信号转导系统，其中细胞质内的钙离子是核心，植物钙营养同植物环境适应能力直接相关。该项目获得了2018年度自治区自然科学一等奖。
据介绍，内蒙古草原主要是钙质土。钙含量也是牧草重要饲用品质指标。生态学数据发现，由于酸雨范围扩大和频率增加，全球表层土壤钙含量显著下降。解析钙介导植物细胞感应生物逆境相关因子的分子机制，是创建钙营养优化和抗胁迫作物或牧草的重要理论基础。前人发现，植物在受到细菌侵染以后，会向细胞外释放一种具有激素性质的短肽AtPEPs，被膜受体AtPEPR1识别，启动植物细胞对侵染病原菌的防御反应。该团队开展的“植物钙离子信号转导和转运分子机制研究”，以基础科学研究常用植物拟南芥为材料，在细胞和分子水平上阐明两个植物细胞感知生物信号的新途径。AtPEPR1受体在细胞质内的结构域具有鸟甘酸环化酶活性，催化鸟苷三磷酸GTP合成环鸟苷酸cGMP，进一步激活受cGMP调控的、位于细胞质膜的钙离子通道CNGC2，从而介导细胞外的钙离子进入细胞质(图1）；在生物胁迫条件下，植物还会产生谷胱甘肽GSH，激活位于细胞质膜的谷氨酸受体钙离子通道蛋白AtGLR3.3（图2）。细胞外钙离子进入细胞质后，激活下游防御基因表达，提高植物对生物胁迫的感知和抵抗能力。项目主要成果发表SCI论文5篇，包括1篇《美国科学院院报》（PNAS），目前他引120次；1篇《美国植物生理学》（PlantPhysiology）,该期刊同期发表针对该论文的重点评论，目前他引39次。两篇论文均入选F1000Prime，获得推荐和点评。F1000Prime是由全球近6000名生物学和医学领域的顶尖科学家以及另外5000名优秀科研人员对世界上最重要的科研论文进行评价的权威组织。项目取得的理论成果已经开始应用到牧草抗性育种的实践中。
