植物固著于一方土地，無法像動(dòng)物般自由移動(dòng)以躲避風(fēng)險(xiǎn)或獲取資源。這看似是命運(yùn)的束縛，卻也孕育了其獨(dú)特的內(nèi)在智慧。早在公元前，古希臘人就利用“劃傷”方法催熟果實(shí)——實(shí)際上是不自覺地利用了乙烯的作用原理。乙烯作為一種能夠以氣體形態(tài)自由擴(kuò)散的激素，成為植物突破物理禁錮、溝通自身與外界環(huán)境的化學(xué)信使。當(dāng)前，多學(xué)科前沿技術(shù)的發(fā)展為闡明乙烯信號(hào)調(diào)控機(jī)制并推動(dòng)其走向?qū)嶋H應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

近日，Journal of Genetics and Genomics在線發(fā)表中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所張勁松研究員團(tuán)隊(duì)題為“

Roles of ethylene in plant growth, development, and stress responses

該綜述首先比較和闡釋了乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在擬南芥與水稻中的保守性與物種特異性。隨后，綜述了乙烯在多個(gè)生長發(fā)育過程中的調(diào)控作用，涵蓋種子萌發(fā)、幼苗建立、開花、籽粒灌漿、粒型控制以及衰老等。此外，總結(jié)了乙烯在介導(dǎo)非生物脅迫響應(yīng)(如淹水低氧、鹽旱脅迫、營養(yǎng)與金屬離子脅迫等)中的關(guān)鍵功能。最后，基于目前對(duì)乙烯信號(hào)途徑調(diào)控機(jī)制的解析及其在農(nóng)業(yè)中的重大應(yīng)用潛力，該綜述從五個(gè)方面展望了未來研究方向：基于多尺度結(jié)構(gòu)生物學(xué)的精準(zhǔn)調(diào)控機(jī)制解析、種質(zhì)資源優(yōu)良等位基因深度挖掘、精準(zhǔn)時(shí)序調(diào)控技術(shù)開發(fā)、抗逆性與產(chǎn)量協(xié)同提升，以及智能品質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建。

擬南芥和水稻的乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖

擬南芥的“三重響應(yīng)”(左圖)和水稻的“雙重響應(yīng)”(右圖)

作者簡介

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所博士研究生張迅為該綜述第一作者，張勁松研究員和陰翠翠助理研究員為共同通訊作者。相關(guān)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、農(nóng)業(yè)生物育種國家科技重大專項(xiàng)和中國科學(xué)院先導(dǎo)B等項(xiàng)目資助。