一項(xiàng)投資近百萬(wàn)元、以尋找植物光信號(hào)傳導(dǎo)“接力手”的科學(xué)研究項(xiàng)目,,日前在中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)院植物生理生態(tài)研究所啟動(dòng),,這是我國(guó)改良農(nóng)作物基因功能研究方面的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性研究。
光是生命的產(chǎn)生和繁衍最重要的環(huán)境因子之一,。對(duì)于高等植物而言,,它不僅是光合作用的能量來(lái)源,同時(shí)也是調(diào)節(jié)植物重要生命活動(dòng)--光形態(tài)建成,、光周期反應(yīng)以及內(nèi)在生物鐘節(jié)律性調(diào)節(jié)的信號(hào)來(lái)源,。
科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在太陽(yáng)照射的赤,、橙,、黃、綠,、青,、藍(lán)、紫七種顏色光中,,藍(lán)光,、紅光和遠(yuǎn)紅光對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育最有效。與此相對(duì)應(yīng),,植物體內(nèi)也存在三種光受體,,即藍(lán)光受體、紅光受體和遠(yuǎn)紅光受體,。這三種受體接受了外界的光照以后,,就將光信號(hào)傳遞到植物體內(nèi)“生物鐘”的處理器--“中心振蕩器”,光信號(hào)經(jīng)過(guò)“中心振蕩器”處理以后,,再輸出“指令”調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育,。
按照這一原理,,植物每時(shí)每刻都根據(jù)周圍光照時(shí)間長(zhǎng)短、光照強(qiáng)度,、光照周期等條件的變化,,不斷調(diào)節(jié)自己生命活動(dòng)過(guò)程,以最大限度地適應(yīng)周圍的環(huán)境,。
科學(xué)家通過(guò)對(duì)一種常見(jiàn)的模式植物--擬南芥菜研究后還發(fā)現(xiàn),,植物光受體接受了光信號(hào)以后,要將信息的“接力棒”傳遞給不同的“接力手”--植物體內(nèi)的蛋白質(zhì),,經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)層層傳遞,最終到達(dá)“中心振蕩器”,。
到目前為止,,科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了傳遞藍(lán)光信號(hào)的“接力手”COP1和ADO1,但是否還有更多的“接力手”參與了植物體內(nèi)光信號(hào)的傳遞過(guò)程,?每一位“接力手”承擔(dān)了什么功能,?傳遞的途徑是什么等許多問(wèn)題,目前還不清楚,,世界各國(guó)的植物分子學(xué)家都在競(jìng)相研究之中,。
“光調(diào)控著植物自種子萌發(fā)一直到開(kāi)花結(jié)實(shí)的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,人們司空見(jiàn)慣的這一生命過(guò)程其實(shí)極其復(fù)雜,。”中國(guó)這一研究的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,、中科院上海生命科學(xué)院植物生理生態(tài)研究所植物分子遺傳國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊洪全研究員說(shuō):“我們將分別對(duì)擬南芥菜和水稻進(jìn)行研究,尋找植物光信號(hào)傳導(dǎo)的‘接力手’,,最終目的是構(gòu)建一個(gè)光信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),,并希望通過(guò)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中各種信號(hào)傳遞基因的表達(dá),按照植物育種的各種需要來(lái)改良農(nóng)作物,。”
這項(xiàng)名為《高等植物光控發(fā)育和生物節(jié)律性的信息基礎(chǔ)》的課題,,是國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)重大研究計(jì)劃《真核生物重要生命活動(dòng)的信息基礎(chǔ)》的一部分,上海生命科學(xué)院植物生理生態(tài)研究所共有三項(xiàng)課題獲得這一計(jì)劃的支持,。