教授裴真明Nature发现植物“水调控器”

　　

生物通报道  来自杜克大学、杭州师范大学的研究人员鉴别出了一个有可能帮助科学家们培育出抗旱作物的基因。这一叫做OSCA1的基因编码了植物细胞膜中的一种蛋白，它能够感知水分可利用量的变化，相应地调整植物的节水机器。相关论文发表在8月28日的《自然》（Nature）杂志上。

杜克大学的裴真明（Zhen-Ming Pei）教授和杭州师范大学的元芳（Fang Yuan，音译）是这篇论文的共同通讯作者。裴真明教授长期从事植物信号转导分子机理方面的研究，在植物科学领域取得了多方面的突破性进展和重要学术成就。迄今，在生命科学领域高等级学术刊物上发表论文40余篇，其中包括Nature2篇、Science 3篇。2009年入选中央“****”。2010年至今担任杭州师范大学教授（延伸阅读：厦大最新《Science》文章：植物细胞自由钙离子周期性振荡成因 ）。

裴真明说：“这类似于一个恒温器。”

这些新研究结果有可能使得面对气候变化养活全球不断增长的人口变得更为容易。

干旱是全球作物损失的一个主要原因。干旱期是作物生长期一个关键的阶段，可以导致某些作物的产量减半。

如果气候变化使得降雨模式越来越靠不住，某些地区的农田继续地干涸，水资源短缺预计将变得更加的频繁和严重。加之到2050年时世界人口预计将增加20亿到30亿，世界各地的研究人员都在寻找用更少的水生产更多食物的途经。

一些研究人员希望，除了改进农耕方式和传统的植物育种，遗传工程也将添加到技术库中来帮助农作物抵抗夏日酷暑。但改造植物对抗干旱被证实极难做到，其主要原因在于植物利用了许多的策略来应对脱水，有数百个基因与之相关。

裴真明说，干旱往往伴随着热浪和其他一些压力使得问题更为混乱，需要采取不同的应对策略针对植物的某一方面。钙激增充当了一个警报信号，触动应对机制帮助植物重新平衡水分收支。然而直到现在，对于植物通常利用来发送这一信号，监控水分可利用量的分子机器却仍然不清楚。

裴真明与元芳、James Siedow和其他同事一起，在拟南芥中鉴别出了一种叫做OSCA1的基因，它编码了植物叶和根细胞膜中的一种蛋白，这一蛋白充当了离子通道使得干旱期钙离子能够涌入到细胞中。

这一钙离子通道缺陷的植物在水分胁迫下不能够像正常植物一样发送警报信号。当研究人员在同一罐中一起培养正常植物和有缺陷OSCA1基因的植物，并将它们暴露于干旱胁迫下时，突变体植物更加的萎蔫。

研究结果有可能促成一些新的方法来帮助植物在缺水时旺盛生长。

该研究小组下一步打算操控OSCA1基因和相关基因的活性，看看这些植物对干旱的反应，这一信息有可能促成作物更快、更有效地响应脱水。

裴真明说：“能够快速进入到抗旱模式，并在干旱胁迫消失时再快速切换至正常生长模式的植物，应该能够更有效地分配能量实现生长。”

（生物通：何嫱）

作者简介：

裴真明教授

长期从事植物信号转导分子机理方面的研究，在植物科学领域取得了多方面的突破性进展和重要学术成就。1、主要在植物气孔保卫细胞离子通道及其信号调节分子机制、植物细胞的钙感受、钙信号转导及钙振荡以及一氧化氮与植物开花等方面取得了一些突破性进展，产生了较大学术影响，做出了重要的学术贡献。2、先后共主持和完成了美国国家自然科学基金、美国农业部科研专项基金和美国Monsanto公司专项基金及美国杜克大学科研资助基金等科研项目,和中国国家自然科学基金海外杰出青年基金项目及****特聘教授项目。

迄今，在生命科学领域高等级学术刊物上发表论文40余篇，其中《Nature》2篇、《Science》3篇、《Plant Cell》4篇、《EMBO J.》2篇、《PNAS》1篇。尤其近5年来，发表重要论文十余篇，其中Science两篇。

生物通推荐原文摘要：

OSCA1 mediates osmotic-stress-evoked Ca2+ increases vital for osmosensing in Arabidopsis

Water is crucial to plant growth and development. Environmental water deficiency triggers an osmotic stress signalling cascade, which induces short-term cellular responses to reduce water loss and long-term responses to remodel the transcriptional network and physiological and developmental processes1, 2, 3, 4. Several signalling components that have been identified by extensive genetic screens for altered sensitivities to osmotic stress seem to function downstream of the perception of osmotic stress. It is known that hyperosmolality and various other stimuli trigger increases in cytosolic free calcium concentration ([Ca2+]i)……