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科技進(jìn)展
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  植物激素作為一種信號(hào)分子,在高等植物中調(diào)控著諸多重要的生長(zhǎng)和發(fā)育性狀。但是,植物激素在微藻中是否存在,是否有功能等關(guān)鍵問(wèn)題,還存在較大爭(zhēng)議。近日,中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所單細(xì)胞研究中心研究人員在高產(chǎn)油工業(yè)微藻微擬球藻(Nannochloropsis oceanica)中發(fā)現(xiàn)了多種類型的植物激素,并建立了缺氮誘導(dǎo)產(chǎn)油過(guò)程中脫落酸和細(xì)胞分裂素之間的拮抗作用模型,為利用植物激素調(diào)控和選育能源微藻奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表于The Plant Journal。 

  微擬球藻是一種在海洋中廣泛分布,且在世界各地均可規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)高產(chǎn)油藻。單細(xì)胞中心功能基因組團(tuán)隊(duì)路延篤等基于前期微擬球藻進(jìn)化基因組數(shù)據(jù)庫(kù)研究基礎(chǔ)(Wang , et al, PLoS Genetics, 2014, 10(1):e1004094),在微藻中較為系統(tǒng)地重建了脫落酸分子(abscisic acid,簡(jiǎn)稱ABA)和細(xì)胞分裂素分子(cytokinins,簡(jiǎn)稱CKs)的代謝途徑和信號(hào)傳遞通路(圖一)。同時(shí),通過(guò)UHPLC-MS/MS技術(shù),在微擬球藻中發(fā)現(xiàn)了包括ABA和CKs等在內(nèi)的一系列植物激素,揭示了其迥異于高等植物的含量分布規(guī)律。 

  通過(guò)監(jiān)測(cè)植物激素分子含量變化,并結(jié)合團(tuán)隊(duì)前期研究得到的時(shí)間序列轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)(Li, et al, Plant Cell, 2014, 26:1645-1665),路延篤等發(fā)現(xiàn)缺氮誘導(dǎo)產(chǎn)油過(guò)程中脫落酸和細(xì)胞分裂素之間存在相互拮抗作用。進(jìn)一步的生理證據(jù)表明,脫落酸能在一定程度上提高微藻細(xì)胞的抗逆性能,而細(xì)胞分裂素能通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期,提高細(xì)胞生長(zhǎng)速率。 

  該研究證明了植物激素在微藻中不僅廣泛存在,而且具有重要的調(diào)控功能,且在微藻中很可能存在與高等植物迥異、尚未被揭示的激素信號(hào)傳遞通路。作為一種小分子化合物,植物激素在實(shí)際應(yīng)用上有諸多優(yōu)勢(shì),該研究也為能源微藻的培養(yǎng)和選育研究開(kāi)拓了一個(gè)新的思路。 

  上述研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)青年基金、中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國(guó)際合作伙伴計(jì)劃等支持,由中科院青島能源所單細(xì)胞研究中心徐健主持的功能基因組團(tuán)隊(duì)與捷克共和國(guó)Palack 大學(xué)Miroslav Strnad和廈門大學(xué)焦念志等團(tuán)隊(duì)合作完成。 

    

  

  圖一.兩種重要的植物激素脫落酸(ABA)和細(xì)胞分裂素(CK)的代謝和信號(hào)途徑的起源和進(jìn)化

  (生物能源所供稿)

  原文鏈接: Antagonistic roles of abscisic acid and cytokinin in oleaginous microalga Nannochloropsis oceanica upon nitrogen depletion expand the evolutionary breadth of phytohormones function. Plant J. DOI: 10.1111/tpj.12615 

  http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.12615/abstract 

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