全南大学研究团队提出了在气候变化导致的干旱、高温等环境胁迫下,仍能保持产量并提高生产力的作物开发关键线索。该成果有望突破以往作物研究中难以同时兼顾生长和抗逆性的局限,成为在气候危机时代解决粮食安全问题的新突破口。
30日据全南大学消息,生命科学技术学科的Jang Gyupil教授研究团队揭示,叶绿体不仅是进行光合作用的器官,更是决定环境胁迫抗性的关键细胞器。
叶绿体是为植物发育和生长提供能量的光合作用细胞器。研究团队利用重要粮食作物水稻开展研究,阐明了OsFeSOD3蛋白作为负责叶绿体基因表达的PEP(Plastid-encoded RNA polymerase,质体编码RNA聚合酶)复合体的组成成分,是调控叶绿体发育的核心因子。
研究还同时确认,OsFeSOD3蛋白在叶绿体内作为清除活性氧(ROS)的抗氧化酶发挥作用,从而调节植物对环境胁迫的抗性。实际上,OsFeSOD3表达量提高的水稻在非胁迫条件下仍能保持正常生长和生产力,而在胁迫条件下则同时表现出更高的抗性和更优的生产力。
研究团队据此提出,OsFeSOD3作为同时控制叶绿体发育和ROS调节的“二重调节因子”发挥作用,从而证明了有可能克服生长与抗逆性之间此消彼长的矛盾关系。
Jang Gyupil教授表示:“本次研究的意义在于,提出了同时提升作物生长、生产力与抗逆性这一长期难题的可行性”,“今后有望成为应对气候变化、培育高产且抗灾作物的重要学术基础。”
此外,本研究由全南大学生命科学技术学部Jang Gyupil教授担任通讯作者,博士课程学生Seo Deokhyeon担任第一作者,论文发表在植物学领域国际学术期刊Plant Biotechnology Journal上(近3年平均影响因子11.8,学科领域前2.1%)。
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