海洋所在海洋多糖、寡糖调控小麦碳氮代谢研究领域取得新进展

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时间:2018-04-27  来源:实验海洋生物学重点实验室文本大小:【 |  | 】  【打印

  日前,美国化学会(ACS)出版的农业领域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry以封面文章形式刊发了中国科学院海洋研究所李鹏程研究员团队在海洋多糖、寡糖调控小麦碳氮代谢研究领域取得的重要进展,研究结果为壳聚糖、壳寡糖作为新型生物刺激素的深度开发奠定了理论基础。 

论文封面与首页 

  小麦是我国主要粮食作物,如何提高小麦产量及抗病害能力是农业领域的重大课题。该论文报道了来源于虾、蟹等甲壳动物外壳的壳聚糖,经水解得到壳寡糖。壳寡糖不但可以激活植物的固有免疫来抵抗病害,还可以促进植物的生长发育,具有巨大的应用开发潜力。然而,由于水解得到的壳寡糖聚合度不确定,很难明确具体哪些活性寡糖分子在发挥作用,信号转导途径及代谢调控机制也不甚明了。 

  为揭示壳寡糖促进植物生长的构效关系及代谢调控机制,李鹏程研究团队在国内外率先分离纯化出多种高纯化的单一聚合度壳寡糖单体,并进一步通过多组学手段深入研究了小麦对不同聚合度壳寡糖单体的代谢响应机制。研究表明,壳寡糖可以促进小麦PSⅡ放氧复合体的组装,提高光能利用率,进而提高小麦的光合作用;同时,壳寡糖促进小麦碳氮代谢、激发小麦生物胁迫和非生物胁迫应答,WAKCCaMKPI-PLC等可能参与了壳寡糖信号在植物细胞内的识别与转导;另外,WRKY51NAC4等转录因子以及miR156miR159amiR164miR171amiR167cmiR319miR1127miRNAs也参与了壳寡糖对小麦生长发育的调控。本研究为壳聚糖、壳寡糖作为新型生物刺激素的深度开发奠定了理论基础。 

  文章第一作者为张小倩博士,研究得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划项目、国家海洋公益专项和青岛海洋科学与技术国家实验室科技创新专项项目资助。

 

壳寡糖诱导小麦幼苗生长发育相关基因的差异表达 

 

壳寡糖对小麦的代谢调控模型  

  近年来,李鹏程研究员团队已在Journal of Agricultural and Food ChemistryFrontiers in Plant ScienceCarbohydrate PolymersJCR一区刊物发表了一系列有关海洋生物多糖作为生物刺激素激发植物抗性、促进植物生长等方面的原创性成果,展示出中科院海洋研究所在利用海洋生物资源应用于陆地农业领域的国际前沿地位。 

  

  论文引用:Xiaoqian Zhang, Kecheng Li, Ronge Xing, Song Liu, Xiaolin Chen, Haoyue Yang, Pengcheng Li*. miRNA and mRNA expression profiles reveal insight into the chitosan-mediated regulation of plant growth. Journal of agricultural and food chemistry, 2018, 66(15): 3810-3822 

  论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.7b06081 

    

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