科技成果農(nóng)作物優(yōu)良性狀形成過(guò)程中生長(zhǎng)調(diào)節(jié)機(jī)理的研究

農(nóng)作物的優(yōu)良性狀，如萌發(fā)率高、結(jié)實(shí)率高以及抗逆性強(qiáng)等，是保障和提高作物產(chǎn)量的重要因素，決定農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，關(guān)系著國(guó)家糧食安全。因此，研究農(nóng)作物優(yōu)良性狀形成機(jī)理具有重要的科學(xué)和實(shí)踐意義。植物生長(zhǎng)與農(nóng)作物優(yōu)良性狀形成密切相關(guān)，如幼苗生長(zhǎng)決定植物抗逆性、胚軸生長(zhǎng)決定植物種子破土能力、花粉管生長(zhǎng)決定植物結(jié)實(shí)率等。細(xì)胞骨架（包括微管和微絲骨架），作為細(xì)胞支架，是支撐細(xì)胞形態(tài)的必需因子。蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將蔗糖從源端（主要是葉片）運(yùn)輸?shù)綆?kù)端（根等部位），保障細(xì)胞生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)。因此，細(xì)胞骨架和蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物生長(zhǎng)過(guò)程中起到必不可少的作用。然而，由于細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)小，蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程等原因，造成相關(guān)研究技術(shù)較難。2007年以前，細(xì)胞骨架和蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與農(nóng)作物優(yōu)良性狀形成機(jī)理的聯(lián)系還未建立。本項(xiàng)目以細(xì)胞骨架和蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白為研究對(duì)象，針對(duì)重要農(nóng)作物性狀，開(kāi)展了一系列生長(zhǎng)調(diào)控機(jī)制研究，以期在農(nóng)作物優(yōu)良性狀形成過(guò)程中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)機(jī)理研究領(lǐng)域中提供新的研究方向和重要的科學(xué)證據(jù)，同時(shí)為農(nóng)作物增產(chǎn)和培育優(yōu)良品種提供重要的理論依據(jù)。主要取得了如下研究成果。（1）與植物抗逆性相關(guān)的幼苗生長(zhǎng)機(jī)理中，證明了2種細(xì)胞骨架、2種微管結(jié)合蛋白和3種蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用及其機(jī)制。①揭示了在逆境下微管和微絲骨架的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并且證明其動(dòng)態(tài)是幼苗生長(zhǎng)關(guān)鍵調(diào)節(jié)過(guò)程，從而決定植物抗逆性；②微管結(jié)合蛋白MAP18和MAP65-2通過(guò)調(diào)節(jié)微管動(dòng)態(tài)，影響幼苗生長(zhǎng)和植物抗逆性；③蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白At-SUC2、AtSUC4、AtSUC9通過(guò)調(diào)節(jié)幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中蔗糖含量，從而提高植物抵抗逆境的能力。（2）與植物種子破土能力相關(guān)的胚軸生長(zhǎng)機(jī)理中，發(fā)現(xiàn)了微管骨架和3種微管結(jié)合蛋白，并闡明作用機(jī)制。①M(fèi)DP25通過(guò)調(diào)節(jié)微管不穩(wěn)定性，MDP40通過(guò)植物激素油菜素內(nèi)酯的調(diào)節(jié)，WDL3通過(guò)穩(wěn)定微管，從而3種微管結(jié)合蛋白調(diào)控?cái)M南芥下胚軸伸長(zhǎng)；②微管骨架通過(guò)調(diào)節(jié)植物激素赤霉素含量，調(diào)節(jié)水稻胚軸生長(zhǎng)。（3）與植物結(jié)實(shí)能力相關(guān)的花粉管生長(zhǎng)機(jī)理中，鑒定了2種微管結(jié)合蛋白，并闡明作用機(jī)制。①馬鈴薯微管結(jié)合蛋白SB401通過(guò)與微管和微絲的相互作用，在植物花粉管細(xì)胞伸長(zhǎng)過(guò)程中起重要作用；②微管結(jié)合蛋白MDP25受Ca2+調(diào)控，通過(guò)切割花粉管亞頂端的微絲而改變其排列和動(dòng)態(tài)，進(jìn)而調(diào)控花粉管細(xì)胞伸長(zhǎng)過(guò)程。本項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)外期刊上發(fā)表40余篇論文，其中SCI收錄20余篇，以第一或者通訊作者在《Plant Cell》（IF:9.653）上發(fā)表了4篇。8篇代表作累計(jì)影響因子為59.528，引用287次。所列19篇主要文章總影響因子為124.245，引用570次。此外，本項(xiàng)目研究成果被生物學(xué)國(guó)際頂級(jí)期刊廣泛引用和高度評(píng)價(jià)。例如，8篇代表作曾被《Cell》（IF:28.71）《Annual Review of Plant Biology》（IF:22.1）等期刊多次引用；代表作1自網(wǎng)上發(fā)表以來(lái)，連續(xù)數(shù)月為該雜志排名前10的訪問(wèn)文章，目前已被《Cell》等多次引用；代表作4，5，6，7分別連續(xù)4年被植物學(xué)報(bào)“中國(guó)植物科學(xué)若干領(lǐng)域重要研究進(jìn)展”文章中列為重要研究結(jié)果，同時(shí)給予高度評(píng)價(jià)。

本項(xiàng)目由沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)汪澈教授主持，獲2019年度遼寧省自然科學(xué)三等獎(jiǎng)。