植物從水生到陸生的跨越是地球生命進化中重要的里程碑之一，相較於水中的生活環境，陸地生物最顯著變化就是面臨更多的乾旱脅迫。如何應對乾旱，這是當前農業及植物科學研究的重要命題。浙江大學農業與生物技術學院張國平教授團隊的陳仲華教授課題組，與來自澳大利亞、美國、英國、以色列、加拿大和德國的27位科研人員聯合攻關，提出並驗證了關於植物如何在4.5億年前由水生向陸生過渡的新理論，提出了葉綠體逆行信號通路SAL1-PAP的起源和進化的新觀點。該發現加深了對植物耐旱性進化及適應氣候變化的理解，為作物耐旱育種和栽培提供了新思路。
逆行信號的機制
這項研究成果近日被知名期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）報道，浙江大學農業與生物技術學院博士趙晨晨、王媛媛為共同第一作者，陳仲華為主要通訊作者。
葉綠體逆行信號網絡是協調植物監測和響應乾旱的預警系統之一，而且在之前的研究中被認為是陸地植物才有的特性。當植物感應到乾旱時，該網絡能調控逆行信號蛋白以激活防禦措施。
陳仲華所在的聯合研究組分析了已發表基因組的31種陸生植物和藻類的61個與葉綠體逆行信號等相關的蛋白家族，通過基因組序列分析和實驗驗證，他們在陸地植物的藻類祖先、最早登陸的淡水鏈型綠藻（輪藻和鏈絲藻）中發現，具有相近的能夠使植物迅速應對乾旱脅迫的遺傳特徵。陳仲華介紹，這個發現讓他們找到了葉綠體逆行信號網絡的起源。
氣孔是植物與外界交換的重要開關，當植物處於乾旱環境時，氣孔會控制植物體於外界的水分與二氧化碳交換，進而減少乾旱對植物的影響。陳仲華課題組在對葉綠體逆行信號網絡的進一步研究中，對這條通路如何影響氣孔開關作了詳細的研究。“大多數陸生植物，例如地錢、苔蘚、蕨類、農作物和其他開花植物都存在相似的逆行信號通路，而且該信號通路對陸生植物氣孔關閉的調控亦非常保守。”陳仲華介紹，通過基因編輯等分子生物學方法調控該通路上的相關基因，將是耐旱育種的一種新途徑。
來源：科技金融時報（記者 林潔 通訊員 柯溢能）
閱讀更多 科技金融時報 的文章
