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北京大学钟上威研究员做客我校植物生物学前沿论坛

来源: 责任编辑:涂立超 发布:2021-07-12 点击量:


(通讯员 王芝薇 周伟)7月9日下午,由澳门正规十大网站代明球教授主持的第120期“植物生物学前沿论坛”在第一综合楼A102举行,北京大学生命科学学院钟上威研究员应邀参加并做了题为“植物幼苗出土存活的分子调控机制”的报告。

植物幼苗出土是自然界广泛存在的自然现象并且直接决定了植物能否存活。在农业生产上,提高植物幼苗的出土率可以节省大量的人力物力,具有较大的现实意义。钟上威研究员分别从“土壤机械压力能否调控幼苗生长、幼苗怎样降低土壤机械损伤以及幼苗如何快速调整形态建成来适应出土后环境的变化”三个方面对在座师生进行了详细的介绍。

大多数植物是静止不动的,但含羞草和捕蝇草受到机械碰触后会迅速做出运动响应,说明这些植物能感受环境中的机械碰触。为了研究植物响应碰触的分子机制,钟上威团队设计了顶盖接触实验,让植物幼苗在向上生长中自然触碰到培养皿顶盖,来模拟出土幼苗遇到的土壤覆盖层的机械阻力。通过该实验,他们发现机械碰触能快速调控多聚半乳糖醛酸酶PGX3基因表达,但碰触撤去后将迅速恢复,反复多次或长时间的碰触将逐渐改变细胞壁结构与机械强度,最终使得植物呈现“接触形态建成”的表型,并首次提出了“细胞壁重塑”的植物“记忆”形成新机制。

幼苗怎样降低土壤机械损伤呢?钟上威团队发现机械碰触促进乙烯气体生成,通过乙烯信号通路关键转录因子EIN3,直接结合进而抑制PGX3的基因表达。因此,PGX3位于EIN3下游,调控细胞壁对机械压力的响应,提高植物在机械压力环境下细胞壁的硬度,减缓细胞纵向伸长,帮助植物幼苗适应土壤覆盖所带来的机械阻力,实现出土存活。

前人发现HLS1蛋白对顶端弯钩的发育有着决定性作用,但分子机制尚未明确。钟上威团队发现,HLS1位于红光受体phyB下游,phyB在见光进入细胞核后,可以通过与HLS1蛋白直接相互作用,将HLS1蛋白从多聚形式裂解为单体形式,从而迅速抑制HLS1的活性,促进顶端弯钩的打开。通过这种蛋白质多聚与解多聚的分子机制,植物实现了在出土过程中对幼苗顶端弯钩的动态调控,适应出土前后环境的剧烈改变。

报告结束后,与会师生与钟上威教授进行了热烈探讨。


【报告人简介】钟上威,北京大学生命科学学院研究员,博士生导师。主要研究植物幼苗对土壤环境的感知与适应,系统揭示植物怎样感知土壤深度,机械压力怎样调控植物生长,出土幼苗如何降低土壤机械损伤与光氧化伤害等重要的分子机制,在国际上该研究领域中产生了广泛影响。



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