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我校生科院研究人员揭示水稻自身“抗旱免疫”机制-该成果被The Plant Cell 编辑重点推荐

  水稻是我国主要粮食作物,也是用水量最多的作物。水稻淹水栽培耗水量惊人,干旱影响水稻生长,秋旱不仅导致夏收作物减产,若是发生春、夏、秋连旱,则农民会颗粒无收;若次年春季继续干旱,灾情发展就更加严重。

  近日,南农大生科学院蒋明义教授团队的研究成果,揭示了水稻中ABA信号转导的一个正调控因子CCaMK(Ca2+/CaM依賴型蛋白激酶)被ABA活化的機理。這一研究揭示了水稻自身提高抗旱能力的基礎,有望在今後的研究中打開一條幹旱情況下提高水稻産量的新途徑。

  以往研究表明,水稻中的植物激素ABA(脱落酸)能够提高植物响应环境胁迫的能力,也就是说能够提高水稻在缺水情况下的生存能力。然而,水稻对抗干旱的能力就像一种很难被激发的自身“免疫力”,作用机制十分神秘。蒋明义教授团队的前期研究发现,水稻中DMI3是ABA信号转导中的一个正调控因子(Shi et al., Mol Plant, 2012; Shi et al., Plant Cell Environ,2014)。DMI3就像是ABA的一个“免疫细胞”,能够提高ABA作用于水稻产生的抗旱能力,然而如何活化DMI3,提高水稻的这个“免疫力”呢?

  蒋明义教授团队找到一个DMI3的互作蛋白--蛋白磷酸酶PP45。研究发现PP45是负调节DMI3,能够使DMI3失活。有意思的是ABA又负调控PP45的活性。也就是说,PP45就像一个逆反的伙伴,限制了DMI3这个“免疫细胞”的工作能力,使得水稻失去抵抗干旱缺水的能力。而ABA又可以控制住PP45,让后者失去“逆反能力”,从而释放DMI3的“免疫能力”。

  该研究结果阐明了ABA 信号转导中DMI3 活化途径。这一成果不仅有助于人们拓展对植物细胞参与抗逆反应的认识,以及对逆境下ABA信号转导机理的理解,而且为提高作物的耐逆性提供了重要的指导意义。

  12月12日,国际权威学术期刊The Plant Cell在线发表了生命科学学院蒋明义教授团队完成的题为“Abscisic acid inhibits rice protein phosphatase PP45 via H2O2and relieves repression of the Ca2+/CaM-dependent protein kinase DMI3”的研究论文。同日,The Plant Cell以“A partnership for ABAresponses”为题发表编辑评论,将该工作作为亮点予以介绍。

  生命科学学院植物学蒋明义教授为通讯作者,师资博士后倪岚为论文第一作者。生科院张阿英教授和植保院张正光教授也参与该项研究。该研究得到国家自然科学基金、973计划、中央高校基本业务费等资助。

論文鏈接:http://www.plantcell.org/content/early/2018/12/11/tpc.18.00506

Plant Cell编辑评论链接: http://www.plantcell.org/content/early/2018/12/11/tpc.18.00919