日前，美國(guó)化學(xué)會(huì)（ACS）出版的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry以封面文章形式刊發(fā)了中國(guó)科學(xué)院海洋研究所李鵬程研究員團(tuán)隊(duì)在海洋多糖、寡糖調(diào)控小麥碳氮代謝研究領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展，研究結(jié)果為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。
論文封面與首頁
小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物，如何提高小麥產(chǎn)量及抗病害能力是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重大課題。該論文報(bào)道了來源于蝦、蟹等甲殼動(dòng)物外殼的殼聚糖，經(jīng)水解得到殼寡糖。殼寡糖不但可以激活植物的固有免疫來抵抗病害，還可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，具有巨大的應(yīng)用開發(fā)潛力。然而，由于水解得到的殼寡糖聚合度不確定，很難明確具體哪些活性寡糖分子在發(fā)揮作用，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及代謝調(diào)控機(jī)制也不甚明了。
為揭示殼寡糖促進(jìn)植物生長(zhǎng)的構(gòu)效關(guān)系及代謝調(diào)控機(jī)制，李鵬程研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)外率先分離純化出多種高純化的單一聚合度殼寡糖單體，并進(jìn)一步通過多組學(xué)手段深入研究了小麥對(duì)不同聚合度殼寡糖單體的代謝響應(yīng)機(jī)制。研究表明，殼寡糖可以促進(jìn)小麥PS 放氧復(fù)合體的組裝，提高光能利用率，進(jìn)而提高小麥的光合作用；同時(shí)，殼寡糖促進(jìn)小麥碳氮代謝、激發(fā)小麥生物脅迫和非生物脅迫應(yīng)答，WAK、CCaMK、PI-PLC等可能參與了殼寡糖信號(hào)在植物細(xì)胞內(nèi)的識(shí)別與轉(zhuǎn)導(dǎo)；另外，WRKY51、NAC4等轉(zhuǎn)錄因子以及miR156、miR159a、miR164、miR171a、miR167c、miR319和miR1127等miRNAs也參與了殼寡糖對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控。本研究為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。
文章第一作者為張小倩博士，研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家海洋公益專項(xiàng)和青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新專項(xiàng)項(xiàng)目資助。
殼寡糖誘導(dǎo)小麥幼苗生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)基因的差異表達(dá)
殼寡糖對(duì)小麥的代謝調(diào)控模型
論文引用：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
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.7b06081
