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代表植物學界首次獲得科學突破獎的喬安妮·喬裏有哪些成就?

Joanne Chory是美國科學院院士、美國科學與藝術學院院士、英國皇家科學院外籍院士、法蘭西科學院外籍院士、德國科學院院士,現任HHMI研究員、Salk生物研究所主任與UCSD教授,在植物學領域堪稱大師級的學者,從她的實驗室走出了無數的PI,其中有大批如今活躍在植物激素信號轉導領域華人學者也出自她的實驗室(李建明、趙雲德、王誌勇、王學路等)。她實驗室在植物光信號轉導與油菜素內酯信號通路有巨大的貢獻,總論文被引次數超過5萬。

喬裏教授的主要科學發現包括但不限於:1)發現了壹個完全不同於動物的油菜素內酯信號轉導途徑;2)他們發現擬南芥的約30000個基因大約有90%會在壹天中的某個時間段全都高量表達,而且這個時間點隨著季節變化而變化。如果抓住這個時間點,將會對農業生產大有裨益;3)他們發現了壹個植物如何響應陰影的信號途徑,這對於農業生產也具有重要意義。下面分別敘述。

壹、油菜素內酯信號途徑

油菜素內酯是植物的第六大類激素(生長素類、細胞分裂素類、赤黴素類、脫落酸類和乙烯),這在40年前就已經被人發現。Mitchell et al. (1970)發現油菜花粉提取物可以促進莖的伸長和細胞分裂,並在Nature雜誌報道了這壹發現,其後Grove et al. (1979)分離出了壹種類固醇類分子,是第壹個被分離出的油菜素內酯類激素。壹直到1997年,喬裏教授和其同事(李建明教授,李建明----國科學院上海生命科學研究院)首次發現了該激素的受體(Li and Chory, 1997),隨後的壹系列工作闡明了植物感受這壹類激素的整個通路。值得壹提的是,陜西師範大學的吳光教授(陜西師範大學生命科學學院 School Of Life Sciences,SNNU)曾與喬裏教授合作,為闡明這壹信號通路做出重要貢獻。

二、植物如何根據光照周期調整生長節律

人們很早就發現,植物在白天和夜晚生長的速度是不同的。壹般來說,植物會在白天瘋長,夜晚蟄伏。如果仔細思考這壹過程,會涉及到植物對光的感受,植物的生物鐘以及在激素調控下植物的生長這三個過程。這些過程具體是怎麽運作的,科學家們還不能完整得回答。喬裏教授的壹系列工作為闡明這壹過程做出了重要貢獻(Micheal et al., 2008)。他們發現大部分植物激素相關基因上遊都存在CACATG這樣的順式作用元件,這就使得他們可以在某壹時間點被同時調動。而行使協調功能的正是光照條件!

三、植物如何對?陰影?做出響應

第三個發現和第二個類似。植物的生活環境往往是嚴酷的,而競爭是這種嚴酷的最佳體現。現代農業大量密植,導致每個植物個體的生存空間越來越小。可以想象,在壹片密集生長的玉米地裏,每壹株玉米希望自己長得比同伴快壹些,這樣就能截取到更多的陽光。那麽植物是如何感知到自己已經活在同伴的?陰影?裏,從而加快生長速度呢?喬裏教授及其同事2008年發表於Cell的論文(Tao et al., 2008)回答了這壹問題:植物在陰影下,編碼TAA1蛋白的基因就會高表達。TAA1是個氨基轉移酶,可以催化由左旋色氨酸到3-吲哚丙酮酸的反應,而這壹反應是合成生長素的第壹步。植物從而在生長素的作用下迅速長高。

作者:羅迪奧拉

來源:知乎