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继实现CNS大满贯后这所“双非”高校又发了Nature!

出处:本站原创   发布时间:2021-11-22   

  ,北京大学、东南大学、福建农林大学、河南大学、吉林大学等10所高校均发文

  其中,最引人注意的是10月份唯一一所有发文记录的“双非”高校——福建农林大学收获1篇Nature;河南大学斩获了校史上首篇Science,。

  备注:统计数据来自 Nature 和 Science 期刊官网,仅包含已经刊出的期刊;部分已经接收或在线发表,即“First Release”。

  福建农林大学作为农林类高校,2021年的发文量领先国内同类高校。其在植物科学研究领域的表现非常出色,近五年,福建农林大学以第一单位在CNS(Cell/Nature/Science)上共发表5篇论文,实现了三大期刊的大满贯。

  生长素(auxin)是植物中最早发现的激素,因其促进生长而被命名。生长素作为植物中最重要的激素之一,几乎参与了植物所有的生长发育过程以及对复杂环境适应过程。

  早在十九世纪初期,研究就发现生长素可以调控植物的生长,部分依赖于调控细胞的伸长。半个世纪前,科学家根据生长素,细胞壁酸性化及细胞伸长的关联性,提出了著名的“酸性生长理论”,然而酸性生长理论最核心机制一直未得到解析,也成了植物生长素领域一大疑问。

  福建农林大学-加州大学联合中心研究团队的研究成果一方面揭示了植物如何通过快速响应胞外生长素信号,诱导蛋白结合及修饰,达到激活质子泵,诱导细胞壁酸性化,促进细胞伸长及组织生长的分子机制;另一方面,从分子水平上真正解析了“细胞酸化理论”的形成机制,是植物生长素领域十分重要的突破。

  “在现代农业中,生长素被大量使用来提高农作物的产量,植物生长调节剂是未来农业的五大新技术之一。”据该论文的通讯作者林文伟博士介绍,通过对生长素的分子机制的深入研究,有助于指导人们培育株型合适的农作物,而农作物的株型直接关系到作物产量的提高。

  另外,该研究还可以指导人们培育体型多样化的瓜果蔬菜,提高品质满足更多市场需求,这对促进农作物品种改良和优质高效生产具有重要的意义。

  共生固氮是自然界生物可用氮的最大自然来源,影响农业和自然生态系统的生物量和碳沉积。豆科植物进化出根瘤使得根瘤菌在其中进行共生固氮,这是一个高耗能的过程。

  研究表明即使提供足够的光合产物,如果没有光,豆科植物也不能共生固氮;但是,为什么光合产物和光信号对于豆科植物根瘤发育和共生固氮都是必须的,一直是豆科植物共生固氮领域的未解之谜。

  在该论文中王学路团队证明,光诱导大豆TGACG-图案结合因子3/4(GmSTF3/4)和花叶LOCUS T(GmFTs),从芽到根,相互依存诱导结核器官生成。Rhizobium 激活的钙和镇静蛋白依赖蛋白激酶 (CCAMK) 磷酸酯 GmSTF3, 触发 GmSTF3+GmFT2a 复杂形成, 直接激活结核初始(NIN)和核因子 Y(NF-YA1和NF-YB1)的表达。

  因此,CCaMK-STF-FT 模块将地上光信号与地下共生信号集成在一起,确保主机植物告知其根部,地面环境已准备好可持续地供应共生所需的碳水化合物。

  该研究揭示了豆科植物共生固氮的需光机制,证明光合产物和光信号在调控共生结瘤过程中的作用不同;同时,大豆地上部分感受到一定强度的光,并通过体内的“信使”(论文发现的新蛋白),将来自地上的光信号传递到大豆根部,这个“信使”是促进豆科植物地下根瘤发育的关键因子。

  这项研究成果为设计弱光或暗处也可以共生固氮的新型植物提供了独特思路和手段。

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