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第三十三期:生长素密语:“拟南芥,我的潜伏需要你的掩护”。

主讲人:和玉兵(博士生,水稻组)

主持人:王意东

前言:

生长素在植物发育过程中的重要性可以从今天我们到场的人数里面看出来,但是还远不足以表达它的重要性。因为生长素对于植物来说真的是生死攸关。
说到生长素的作用,我们就会想到植物的向光向地性,想到生长素的极性运输,还会想到PIN蛋白,那么除了这些,我们还会想到什么?
另外,我们知道拟南芥作为模式植物在植物研究中处于领先地位,在生长素研究领域也不例外,所以大家对于生长素的许多共识也是基于此物种。然而以拟南芥为代表的双子叶植物和单子叶植物(譬如水稻,玉米)之间存在着进化上的差异,这种差异会波及发育方式,波及生长素的作用方式。那么前面所说的共识,必定忽视了一些我们还未看到的秘密。到底前面的共识掩盖了生长素的什么秘密,走进今天的活动,和玉兵来为你揭秘。

演讲内容:

和玉兵同学从生长素的极性运输开讲。由植物中的向性作用(向光性和向地性)牵出参与生长素极性运输的三类蛋白和,分别为ABCB转运子,AUX1/LAX蛋白(生长素流入载体蛋白)和PIN蛋白(生长素流出载体蛋白)。这些蛋白参与植物(主要是拟南芥)发育过程并发挥重要作用,说明生长素运输的调控对植物发育的重要性。但是由于拟南芥中这三类蛋白都有比较多的家族成员以及成员间的功能冗余,造成生长素机极性运输研究的复杂性。
然后他提及水稻中关于生长素极性运输的研究。目前,对于水稻中生长素极性运输的研究多是运用同源基因的方法,其研究要远落后于拟南芥,甚至落后于同在禾本科的玉米。他讲述水稻中为数不多的几个基因在根中的研究,主要是OsPIN,OsPID和RCN1等。然而由于水稻根系研究的复杂性,我们还需要去掌握更多的信息去了解水稻中生长素的作用。
接着他由双子叶植物(以水稻为代表)与双子叶植物(以拟南芥为代表)之间的差异,讲述水稻的分蘖,分蘖角以及可能因为生长素运输的极性缺失所造成的分蘖角增大的现象。他给我们展示了水稻中几种分蘖角增大的突变体。譬如说“懒汉”突变体lazy1, PROG1基因缺失造成水稻茎秆的匍匐生长。还简述造成这些突变的可能原因就是生长素极性运输的丧失。
最后他还跟大家分享生长素研究的工具。主要是生长素的测定技术以及生长素的报告系统。特别提到生长素测定时的取样对测定结果的影响以及因为生长素测定技术的改变而使我们原有对生长素认识发生改变。

交流:

大家主要对生长素的测定、水稻分蘖角的QTL定位、生长素在根和花发育中的作用以及植物激素间的相互作用展开交流。

总结:

生长素的研究可谓是历久弥新,自从生长素被发现以来已经有八十多年的历史。大量的科学家投入其中,在生长素的合成,信号转导以及在植物发育中的作用等领域取得了很多突破,但是对于它的研究还远没有达到它重要性的高度。并且随着技术的革新,我们对于生长素的认识也会发生很大的变化。本次活动我们仅仅截取生长素研究中的一个小小的片段,但这一小的片段已足以说明生长素的重要性用及其研究的复杂性。
当然,目前仍然还有很多问题未得到解决。譬如说,生长素合成的精确路径的探索,生长素信号传导机制的探讨以及生长素与其他激素的交流以致形成网络调控植物发育的进一步发现等问题。这些问题每一个都可以成为一个领域,因此也增加了生长素研究的广度和多样性,这些研究的深入也将会使生长素生物学这个领域更加的繁荣。
我们也希望更多的朋友投入它的研究中来,或者思考它与植物息息相关的作用,为解开生长素之谜增砖添瓦。