南京农业大学揭示水稻自身抗旱免疫机制,抗旱,水稻,EditSprings,艾德思



　　 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依赖型蛋白激酶)被ABA活化的机理.这一研究揭示了水稻自身提高抗旱能力的基础,有望在今后的研究中打开一条干旱情况下提高水稻产量的新途径.

　　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,然而怎样活化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'的研究文章.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,师资博士后倪岚为文章第一作者.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.

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