我科學家揭示植物適應環境變化機制

科技日報北京11月5日電 （記者陸成寬）植物如何調控生長發育以適應環境變化？這是被《科學》雜誌列入125個人類未知的重大科學問題。《細胞》雜誌5日在線發表了中國科學院遺傳與發育生物學研究所的研究成果，為回答這一問題提供了新的視角。該所科研人員揭示了植物如何通過調控獨腳金內酯信號感受途徑中的“油門”和“剎車”，聰明靈活地調控獨腳金內酯在不同環境中感受信號的持續時間和信號強度，進而改變植物株型。

獨腳金內酯是近年來發現的一種重要植物激素，在調控植物分枝（即分櫱）數目等生長發育關鍵性狀中發揮關鍵作用。“植物細胞如何感受獨腳金內酯，是該研究領域的前沿和難點，科學家一直沒有搞清楚獨腳金內酯的信號感知機制。”論文通訊作者、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員王冰説。

以往的研究表明，α/β水解酶D14及其同源蛋白是獨腳金內酯的受體，它們與D3、D53蛋白相互作用，觸發獨腳金內酯的下游信號轉導。

此次科研人員闡明瞭水稻中由獨腳金內酯受體D14介導的信號感知的激活、調控和終止機制，解決了獨腳金內酯信號感知機制的爭議問題，發現在泛素化修飾和蛋白降解之間新的調控機制。他們還揭示了D14通過磷酸化調控自身穩定性的新機制，以及該機制在水稻分櫱響應低氮環境中的核心作用。

對這項成果，《細胞》雜誌的3位審稿人均給予了高度評價：“該研究採用大量生化和遺傳數據系統解析了獨腳金內酯信號感受的機制，揭示了信號感知機制的新特徵”“該研究揭示了令人興奮的新發現，比如發現了D14的翻譯後修飾（磷酸化）及其在低氮適應中的作用”“該研究數據紮實、實驗設計精妙，解決了獨腳金內酯信號感受中不同模型之間的爭議點，為獨腳金內酯信號感受的調控機制提供了新的視角。”

王冰表示，團隊未來將深入解析不同環境條件下獨腳金內酯調控作物發育可塑性、耐逆抗病性的功能和機制，有望通過精準定向改良獨腳金內酯的合成、轉運及信號轉導，協同提升作物的產量和環境適應性，培育高產、高效、穩產作物。