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学术研究方向 (植物与环境相互作用的分子机制)
(1)植物与菌根真菌共生的分子机制
菌根(Mycorrhiza)是宿主植物根系与土壤环境中真菌微生物之间形成的特定共生结构。菌根在生态系统中可以增强植物对土壤矿质元素的吸收,提高植物抗逆性,促进植物生长(促生作用)。菌根真菌与宿主植物在共生过程中,是如何进行特异的信号识别和能量物质交换,一直是植物生物学和微生物学研究的重要热门领域。
在陆地生态系统中,90%以上的高等植物都与菌根真菌建立共生关系,其中80%左右能形成内生菌根。内生菌根包括了:丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza)、兰科菌根(Orchid mycorrhiza)、及杜鹃类菌根等。兰科植物的生长发育对共生真菌具有高度依赖性。石斛植物的生长,与其它附生兰科植物一样,需要与真菌共生形成内生菌根。石斛的内生菌根属于兰科菌根类型,与丛枝菌根相比具有显著差异。这暗示兰科菌根可能具有其特殊的共生机制。石斛的很多种类具有重要的药用价值。通过真菌共生获得健壮的石斛幼苗,是突破石斛植物生产栽培和野外回归的技术瓶颈的有效途径。因此,研究它们之间的共生关系对于理解植物和真菌相互关系具有重要科学意义和应用前景。同时,我们还选用模式植物拟南芥,建立了与内生真菌共生的实验系统,用于研究内生真菌共生促进植物生长和抗逆的分子机制。
我们的研究工作将主要关注:(1)真菌微生物与宿主植物互作的分子识别与免疫调控机制;(2)真菌共生促进植物生长和抗逆性的分子机制。
(2)植物抗逆及环境适应的分子机制
植物与环境相互作用的科学,是植物生物学研究的基本问题之一。植物固着生长的特性,使其需要通过调节自身来适应各种逆境环境。植物科学研究及农业生产实践证明,通过精细调节环境胁迫应答基因表达或蛋白活性,可以提高植物和农作物的抗逆性。植物对逆境胁迫的响应和适应是一个非常复杂的过程,包括细胞对逆境胁迫信号的感受和传递、蛋白质的合成与降解等。高温、干旱、高盐、病原微生物侵染等各种逆境都有可能引起植物细胞中蛋白的错误折叠,破坏细胞内蛋白质的稳态平衡,造成植物细胞内质网胁迫。当积累的错误折叠蛋白造成内质网胁迫后,植物主要通过未折叠蛋白应答(UPR)信号通路、内质网相关的蛋白质降解(ERAD)和细胞自噬(Autophagy)途径帮助恢复细胞内的蛋白质稳态平衡,促进细胞生存。
我们的研究将以内质网胁迫为切入点,进一步深入探索植物应答环境胁迫的分子生物学机制:(1)从基因表达调控的水平,解析关键的信号通路及调控机制;(2)从蛋白修饰及蛋白降解的途径,探寻关键蛋白因子,并解析其作用机制。
(1)植物与菌根真菌共生的分子机制
菌根(Mycorrhiza)是宿主植物根系与土壤环境中真菌微生物之间形成的特定共生结构。菌根在生态系统中可以增强植物对土壤矿质元素的吸收,提高植物抗逆性,促进植物生长(促生作用)。菌根真菌与宿主植物在共生过程中,是如何进行特异的信号识别和能量物质交换,一直是植物生物学和微生物学研究的重要热门领域。
在陆地生态系统中,90%以上的高等植物都与菌根真菌建立共生关系,其中80%左右能形成内生菌根。内生菌根包括了:丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza)、兰科菌根(Orchid mycorrhiza)、及杜鹃类菌根等。兰科植物的生长发育对共生真菌具有高度依赖性。石斛植物的生长,与其它附生兰科植物一样,需要与真菌共生形成内生菌根。石斛的内生菌根属于兰科菌根类型,与丛枝菌根相比具有显著差异。这暗示兰科菌根可能具有其特殊的共生机制。石斛的很多种类具有重要的药用价值。通过真菌共生获得健壮的石斛幼苗,是突破石斛植物生产栽培和野外回归的技术瓶颈的有效途径。因此,研究它们之间的共生关系对于理解植物和真菌相互关系具有重要科学意义和应用前景。同时,我们还选用模式植物拟南芥,建立了与内生真菌共生的实验系统,用于研究内生真菌共生促进植物生长和抗逆的分子机制。
我们的研究工作将主要关注:(1)真菌微生物与宿主植物互作的分子识别与免疫调控机制;(2)真菌共生促进植物生长和抗逆性的分子机制。
(2)植物抗逆及环境适应的分子机制
植物与环境相互作用的科学,是植物生物学研究的基本问题之一。植物固着生长的特性,使其需要通过调节自身来适应各种逆境环境。植物科学研究及农业生产实践证明,通过精细调节环境胁迫应答基因表达或蛋白活性,可以提高植物和农作物的抗逆性。植物对逆境胁迫的响应和适应是一个非常复杂的过程,包括细胞对逆境胁迫信号的感受和传递、蛋白质的合成与降解等。高温、干旱、高盐、病原微生物侵染等各种逆境都有可能引起植物细胞中蛋白的错误折叠,破坏细胞内蛋白质的稳态平衡,造成植物细胞内质网胁迫。当积累的错误折叠蛋白造成内质网胁迫后,植物主要通过未折叠蛋白应答(UPR)信号通路、内质网相关的蛋白质降解(ERAD)和细胞自噬(Autophagy)途径帮助恢复细胞内的蛋白质稳态平衡,促进细胞生存。
我们的研究将以内质网胁迫为切入点,进一步深入探索植物应答环境胁迫的分子生物学机制:(1)从基因表达调控的水平,解析关键的信号通路及调控机制;(2)从蛋白修饰及蛋白降解的途径,探寻关键蛋白因子,并解析其作用机制。
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Plant Physiologyno. 3 (2023): 2554-2568
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