《擬南芥根系在低硫適應中調控生長素信號的分子機制》是依託中國科學技術大學，由向成斌擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：擬南芥根系在低硫適應中調控生長素信號的分子機制
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：向成斌
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
硫是植物必需的大量元素，發揮眾多的生物學功能。但我們對硫營養如何影響根系生長發育的認知還很欠缺。在前期項目的資助下，我們對外源硫營養水平對根系生長發育進行了較系統的研究，發現擬南芥主根伸長與硫度呈負相關；根系內源半胱氨酸，IAA和ABA含量與硫濃度呈正相關。根系對硫營養水平的這種回響，與土壤中硫酸鹽的流動性相吻合，因為硫酸鹽和硝酸鹽在土壤中容易被淋溶到較深的土壤層面，為了應對這樣的根際營養變化，根系需要調整其生長發育使其能較快延伸主根，以追尋和吸收被淋溶到較深土壤曾的硫酸鹽。根系對硫酸鹽濃度變化的回響極有可能是在漫長的進化過程中逐漸形成的一種適應性機制，但這種適應性的分子機理仍不清楚。該項目擬套用耐低硫突變體sue4D（低硫條件下主根比野生型顯著增長）進一步解析SUE4功能，以及在根系適應根際低硫環境中作用，研究結果將為科學施肥和農作物根系改良提供理論依據和指南。
結題摘要
硫是植物必需的大量元素，發揮眾多的生物學功能。但我們對硫營養如何影響根系生長發育的認知還很欠缺。在前期培育項目的資助下，我們對外源硫營養水平對根系生長發育進行了較系統的研究，發現擬南芥主根伸長與硫度呈負相關；根系內源半胱氨酸，IAA和ABA含量與硫濃度呈正相關。根系對硫營養水平的這種回響，與土壤中硫酸鹽的流動性相吻合，因為硫酸鹽和硝酸鹽在土壤中容易被淋溶到較深的土壤層面，為了應對這樣的根際營養變化，根系需要調整其生長發育使其能較快延伸主根，以追尋和吸收被淋溶到較深土壤層的硫酸鹽。根系對硫酸鹽濃度變化的回響很可能是在漫長的進化過程中逐漸形成的一種適應性機制，但這種適應性的分子機理仍不清楚。該項目套用耐低硫突變體sue4D進一步解析了SUE4的功能，以及在根系適應根際低硫環境中作用。sue4D突變體在低硫環境下主根延伸較野生型對照顯著增長，突變體sue4D的解析發現SUE4被激活是導致突變體根系表型的原因，SUE4編碼一個具有4個跨膜結構域的功能未知蛋白，其表達模式與PIN1相似，蛋白定位也與PIN1重疊，進一步研究證明SUE4與PIN1蛋白互作，其後果是影響PIN1的IAA極性運輸功能，導致根尖IAA積累降低，進而促進了主根的延伸。該研究結果表明SUE4是植物對低硫根際環境適應機制中的一個重要組分。
