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6篇综述!植物科学研究热点抢先看

2020-03-16
中科新生命
3501

2020年伊始,植物科学顶级期刊《Anual Review of Plant Biology》、《Nature Plants》纷纷上线权威综述。植物代谢有哪些新进展? 植物激素调控作物生长最新发现?植物学研究跨界合作,又有哪些新思路?紧跟热点,科研思路更开阔哦!让我们一起看看当下大牛们pick的热点话题。

1.     植物代谢最新进展

1.1 植物生长发育过程中的糖代谢调控机制有着极大的探索空间

Anual Review of Plant Biology

Starch: A Flexible, Adaptable Carbon Store Coupled to Plant Growth

Alison M. Smith and Samuel C. Zeeman

过去十年的研究,淀粉合成和降解途径都有大量的新发现,这里面包括淀粉合成和降解途径和淀粉粒起始机制都需要的未知蛋白质家族。人们也越来越认识到叶片淀粉周转对植物昼夜循环生长的中心作用。复杂的系统调控机制,如昼夜节律钟设定夜间淀粉动员率,来维持稳定的碳供应直到黎明,在光照条件下调节光合产物转化为淀粉,优化可用于生长的同化碳的比例。这些复杂的机制使得在常规控制环境下对拟南芥叶片进行的实验结果不一定适用于其他器官或物种,也不一定适用于自然环境下的生长规律。各种植物中的淀粉代谢调控机制仍然存在较大的探索空间。

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淀粉合成与降解途径

1.2 -库相互作用的发育代谢的同步

Nature Plants

Synchronization of developmental, molecular and metabolic aspects of source–sink interactions

Alisdair R. Fernie, Christian W. B. Bachem, Yrjö Helariutta, et. al.

根据外部和内部信号,植物已经进化出多种策略来调节生长。相互联系的代谢和植物激素信号网络帮助植物适应环境和内在影响,确保物种延续。但在农业生态系统,许多适应性反应是不需要的,甚至可能限制作物产量,因为它们阻止植物充分发挥其潜力。通过将源、库活跃性提升至最大限度,可以预见产量大幅提高,从而缓解全球粮食产量的压力。要做到这一点,需要更好地理解代谢和发育过程之间的相互作用。在过去,研究人员对这些过程的研究是相互独立的,但系统的研究理解源库关系的精细机制,从而优化作物产量是一个更全面的解决方案。因此,作者描述了利用现有代谢概念和决定库器官发育分子过程的策略来设计高产作物植株的方法。

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木薯块根韧皮部的同化物卸载

2.    植物激素调控作物生长最新进展

2.1 植物激素调控植物发育与应激

Anual Review of Plant Biology

Rapid Auxin-Mediated Cell Expansion

Minmin Du, Edgar P. Spalding, William M. Gray

生长素作为重要的植物激素之一,其感知和信号调节转录的机制已被大量阐明,但如何控制细胞快速伸长仍需探索。好消息是,数十年之久的酸增长理论仍然有用,它调用了质膜H+- ATP酶的激活。经过多年的研究,已经有一个机制框架浮出水面:SAUR(生长素上调小RNA )蛋白通过调节蛋白磷酸酶,以控制H+- ATP酶活性。在这篇综述中,研究人员主要关注了生长素的快速效应,它们与H+- ATP酶激活和其他转运蛋白的调控关系,以及对TIR1/AFB信号的依赖。

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木薯介导的酸生长模型

2.2 植物激素响应途径的进化

Anual Review of Plant Biology

Evolution of Plant Hormone Response Pathways

Miguel A. Blázquez, David C. Nelson, Dolf Weijers

就像激素本身的化学性质一样,信号通路也是多种多样的。作者重点讨论了一组感知机制涉及Skp1/Cullin/F-box型泛素连接酶的激素:生长素、茉莉酸、赤霉酸和独脚金内酯。这四种激素的核心信号通路,是通过在被子植物的模型生物中的研究建立起来的。随着新一代测序技术和先进的基因操作工具的出现,了解植物中激素信号机制起源的大门已经打开。激素信号复杂性与植物进化中的主要发育转变之间的联系需进一步探索。

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基于SCF的植物激素途径进化历程

3.    跨界合作,新思路新发现!

3.1 植物科学 X 合成生物学合成信号设计育种方案

Anual Review of Plant Biology

Engineering Synthetic Signaling in Plants

Alexander R. Leydon, Hardik P. Gala, Sarah Guiziou, et al.

合成信号是合成生物学的一个分支,其目的是了解天然的遗传调控机制,并利用这些调控来设计干预措施和设备,以实现特定的生长参数目标。将合成信号技术应用到植物上,可以为农作物提供适应环境的高效策略,有望减轻气候变化带来的负面影响。植物合成信号是一个相对较新的领域,利用合成信号方法设计新性状需要;标准化的生物部件库和组装方法;将复杂过程解耦为更简单的子系统;以及可以加速设计-构建-测试-学习周期的数学模型。目前,植物领域信号合成正处于快速发展的阶段,值得研究人员积极探索。

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植物合成信号原理图

3.2 植物科学 X 成像与遥感 高通量分析实现表型分型

Anual Review of Plant Biology

Phenotyping: New Windows into the Plant for Breeders

Michelle Watt, Fabio Fiorani, Björn Usadel, et al.

植物表型组分析可以对植物的结构和功能以及与环境的相互作用进行无创量化。由于科学家和育种家研究遗传资源的表型多样性,并将越来越复杂的性状应用于作物改良,因此对于表型分析检测有着更高的要求。在文章中,展示了通过控制环境和现场抓取表型图像来分析的种子、芽和根的性状,并显示出加快早期育种进程的巨大潜力。

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作物表型分型辅助育种

备注:《annual review of plant biology》的综述为review in advance

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