湖南大学解密植物生长“调控系统”

　　对大多数人来说，一入冬吃得多人就易胖，一入夏吃得少就变瘦。与此相反，各类植物一入春夏，则枝繁叶茂，一入秋冬，则草木摇落。那么植物是如何根据环境的改变来调节自身生长？湖南大学生物学院于峰副教授研究小组发现，植物体内存在的受体激酶FERONIA就承担了这样一种调控作用——身处逆境，使植物进入“休眠”模式，暂缓生长，用更多能量来抵抗环境中的不利因素；反之，则开启“成长”模式。于峰介绍，研究小组正将这一基础理论研究上获得的发现，逐步转化到水稻等主要农作物应用研究中，用以调控水稻的生长，从而获得更加质优的大米。从目前进行的实验来看，已取得了较好进展。受体激酶FERONIA是植物科研界的“明星分子”，其在植物细胞生长过程中重要的调节作用得到了科研界的高度关注，但却尚未能完全揭开其“工作机制”这一神秘面纱。众所周知，在不利于生长的情况下，植物会产生一种抑制生长的激素——脱落酸（ABA）。而于峰研究小组发现，在正常的生长条件下，FERONIA通过小G蛋白信号途径，激活磷酸酶AB12，从而阻碍脱落酸（ABA）发出抑制生长的信号（PNAS,2012,109:14693-14698）。与之对应，在病虫害等逆境条件下，脱落酸（ABA）含量升高，抑制磷酸酶ABI2，并释放FERONIA的激酶活性，从而“关闭”了植物的生长“开关”——RALF多肽信号。由此，于峰研究小组提出了脱落酸（ABA）与RALF多肽信号交叉“会话”模型：在正常生长条件下，调控植物生长的RALF多肽信号通过其受体FERONIA抑制脱落酸信号，从而降低逆境应答反应，植物则加速生长；而在逆境（如盐、温度、病虫害等）条件下脱落酸含量升高并抑制ABI2磷酸酶活性从而上调RALF信号响应，植物逆境应答增强，生长速率的减缓，而生存能力增强。据了解，这一发现以长篇论文形式（PNASPlus）在线发表于2016年8月26日的《美国科学院院刊》（PNAS,doi:10.1073/pnas.1608449113）上，引起了较大反响。