中科院李家洋院士PNAS发表新成果

　　

生物通报道  来自中科院遗传与发育生物学研究所的研究人员证实，色氨酸非依赖性的生长素生物合成促进了拟南芥的早期胚胎发育。这项研究发表在3月23日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

中科院遗传与发育生物学研究所所长、中国科学院院士李家洋（Jiayang Li）是这篇论文的通讯作者（延伸阅读：李家洋院士PNAS发表水稻研究新发现 ）。

生长素（auxin）是人们鉴定的首个植物激素，也是最重要的植物激素之一。生长素调节着植物生长和发育的方方面面，例如胚胎发育、器官生成、以及植物对环境的应答等等。生长素如何会拥有如此多不同的、环境特异性的功能是当前植物生物学中最具吸引力研究课题之一。

吲哚乙酸（ Indole-3-acetic acid,IAA）是一种普遍存在于高等植物中的生长激素，并且，它主要存在于生长旺盛的部位，如胚芽鞘、根尖、受精后的子房和幼嫩的种子中等。主要调节植物的分化、生长和分裂增殖。

根据IAA的前体物中是否包括色氨酸（tryptophan,Trp）可以将IAA的生物合成途径分为色氨酸依赖性途径和色氨酸非依赖性途径。当前对于色氨酸依赖性生物合成信号通路已取得了一些重大的进展。研究证实，在色氨酸IAA合成途径中，色氨酸的侧链要经过转氨作用、脱羧作用和两个氧化步骤。通过转氨作用形成吲哚丙酮酸，再脱羧形成吲哚乙醛，后者通过脱氢形成吲哚乙酸。而尽管色氨酸非依赖性的生物合成假说已提出有20年，有关这一信号通路的遗传证据、关键组件和功能仍是个谜题。

在这篇PNAS文章中研究人员提供了首个遗传和生物化学证据证实，细胞溶质中的吲哚合成酶（indole synthase,INS）是色氨酸非依赖性IAA生物合成信号通路的一个关键组件，它负责启动这一信号通路，INS的时空表达对早期胚胎发育过程中的顶一基轴向模式建立发挥重要作用

这些研究结果为阐明色氨酸非依赖IAA生物合成信号通路以及它在调控植物生长和发育中所发挥的功能铺平了道路。

（生物通：何嫱）

作者简介：

李家洋

1956年出生于安徽肥西，植物分子遗传学家。1982年初获安徽农业大学学士学位，1984年获中科院遗传研究所硕士学位，1991年获美国布兰代斯大学博士学位，并进入美国康乃尔大学汤普逊植物研究所从事博士后研究。1994年回国工作，历任中国科学院遗传研究所所长助理、所长，遗传与发育生物学研究所所长。2004年1月任中国科学院党组成员、副院长， 2011年11月任农业部党组成员、副部长，中国农业科学院院长。

先后获“国家杰出青年基金”、中国科学院“****”、国家自然科学委员会优秀团队研究基金。2004年获全球华人生物科学家大会生命科学成就奖和何梁何利生命科学奖，2005年获国家自然科学奖二等奖、发展中国家科学院讲演奖、****成就二等奖，2011年获美国植物生物学家协会（American Society of Plant Biologists) 终身会员奖（Corresponding Membership Award）。2001年当选中国科学院院士，2004年当选发展中国家科学科学院院士，2011年当选美国科学院外籍院士，2012年当选德国科学院院士。

研究方向为高等植物生长发育与代谢的分子遗传学，以粮食作物水稻和模式植物拟南芥为材料，研究植物激素（Auxin和Strigolactones）的合成途径与作用机理，着重于阐明高等植物株型形成的分子机理，并致力于水稻的分子品种设计，培育高产、优质、高抗、高效新品种。

生物通推荐原文摘要：

Tryptophan-independent auxin biosynthesis contributes to early embryogenesis in Arabidopsis

The phytohormone auxin regulates nearly all aspects of plant growth and development. Tremendous achievements have been made in elucidating the tryptophan (Trp)-dependent auxin biosynthetic pathway; however, the genetic evidence, key components, and functions of the Trp-independent pathway remain elusive. Here we report that the Arabidopsis indole synthase mutant is defective in the long-anticipated Trp-independent auxin biosynthetic pathway and that auxin synthesized through this spatially and temporally regulated pathway contributes significantly to the establishment of the apical–basal axis, which profoundly affects the early embryogenesis in Arabidopsis. These discoveries pave an avenue for elucidating the Trp-independent auxin biosynthetic pathway and its functions in regulating plant growth and development.