海洋所在海洋多糖、寡糖調控小麥碳氮代謝研究領域取得進展

2021-01-08 中國科學院

　　日前，美國化學會（ACS）出版的農業領域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry 以封面文章形式刊發了中國科學院海洋研究所研究員李鵬程團隊在海洋多糖、寡糖調控小麥碳氮代謝研究領域取得的新進展，研究結果為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發奠定了理論基礎。

　　小麥是我國主要糧食作物，如何提高小麥產量及抗病害能力是農業領域的重大課題。該論文報導了來源於蝦、蟹等甲殼動物外殼的殼聚糖，經水解得到殼寡糖。殼寡糖不但可以激活植物的固有免疫來抵抗病害，還可以促進植物的生長發育，具有巨大的應用開發潛力。然而，由於水解得到的殼寡糖聚合度不確定，很難明確具體哪些活性寡糖分子在發揮作用，信號轉導途徑及代謝調控機制也不甚明了。

　　為揭示殼寡糖促進植物生長的構效關係及代謝調控機制，李鵬程團隊在國內外率先分離純化出多種高純化的單一聚合度殼寡糖單體，並進一步通過多組學手段深入研究了小麥對不同聚合度殼寡糖單體的代謝響應機制。研究表明，殼寡糖可以促進小麥PSⅡ放氧複合體的組裝，提高光能利用率，進而提高小麥的光合作用；同時，殼寡糖促進小麥碳氮代謝、激發小麥生物脅迫和非生物脅迫應答，WAK、CCaMK、PI-PLC等可能參與了殼寡糖信號在植物細胞內的識別與轉導；另外，WRKY51、NAC4等轉錄因子以及miR156、miR159a、miR164、miR171a、miR167c、miR319和miR1127等miRNAs也參與了殼寡糖對小麥生長發育的調控。該研究為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發奠定了理論基礎。

　　文章第一作者為張小倩，研究得到了國家自然科學基金、山東省重點研發計劃項目、國家海洋公益專項和青島海洋科學與技術國家實驗室科技創新專項的資助。

　　

近年來，李鵬程團隊已在Journal of Agricultural and Food Chemistry、Frontiers in Plant Science、Carbohydrate Polymers 等刊物發表了一系列有關海洋生物多糖作為生物刺激素激發植物抗性、促進植物生長等方面的原創性成果，展示出中科院海洋所在利用海洋生物資源應用於陸地農業領域的國際前沿地位。

　　論文引用：Xiaoqian Zhang, Kecheng Li, Ronge Xing, Song Liu, Xiaolin Chen, Haoyue Yang, Pengcheng Li*. miRNA and mRNA expression profiles reveal insight into the chitosan-mediated regulation of plant growth. Journal of agricultural and food chemistry, 2018, 66(15): 3810-3822.

　　論文連結

論文封面

殼寡糖誘導小麥幼苗生長發育相關基因的差異表達

殼寡糖對小麥的代謝調控模型

　　日前，美國化學會（ACS）出版的農業領域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry 以封面文章形式刊發了中國科學院海洋研究所研究員李鵬程團隊在海洋多糖、寡糖調控小麥碳氮代謝研究領域取得的新進展，研究結果為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發奠定了理論基礎。
　　小麥是我國主要糧食作物，如何提高小麥產量及抗病害能力是農業領域的重大課題。該論文報導了來源於蝦、蟹等甲殼動物外殼的殼聚糖，經水解得到殼寡糖。殼寡糖不但可以激活植物的固有免疫來抵抗病害，還可以促進植物的生長發育，具有巨大的應用開發潛力。然而，由於水解得到的殼寡糖聚合度不確定，很難明確具體哪些活性寡糖分子在發揮作用，信號轉導途徑及代謝調控機制也不甚明了。
　　為揭示殼寡糖促進植物生長的構效關係及代謝調控機制，李鵬程團隊在國內外率先分離純化出多種高純化的單一聚合度殼寡糖單體，並進一步通過多組學手段深入研究了小麥對不同聚合度殼寡糖單體的代謝響應機制。研究表明，殼寡糖可以促進小麥PSⅡ放氧複合體的組裝，提高光能利用率，進而提高小麥的光合作用；同時，殼寡糖促進小麥碳氮代謝、激發小麥生物脅迫和非生物脅迫應答，WAK、CCaMK、PI-PLC等可能參與了殼寡糖信號在植物細胞內的識別與轉導；另外，WRKY51、NAC4等轉錄因子以及miR156、miR159a、miR164、miR171a、miR167c、miR319和miR1127等miRNAs也參與了殼寡糖對小麥生長發育的調控。該研究為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發奠定了理論基礎。
　　文章第一作者為張小倩，研究得到了國家自然科學基金、山東省重點研發計劃項目、國家海洋公益專項和青島海洋科學與技術國家實驗室科技創新專項的資助。
　　近年來，李鵬程團隊已在Journal of Agricultural and Food Chemistry、Frontiers in Plant Science、Carbohydrate Polymers 等刊物發表了一系列有關海洋生物多糖作為生物刺激素激發植物抗性、促進植物生長等方面的原創性成果，展示出中科院海洋所在利用海洋生物資源應用於陸地農業領域的國際前沿地位。
　　論文引用：Xiaoqian Zhang, Kecheng Li, Ronge Xing, Song Liu, Xiaolin Chen, Haoyue Yang, Pengcheng Li*. miRNA and mRNA expression profiles reveal insight into the chitosan-mediated regulation of plant growth. Journal of agricultural and food chemistry, 2018, 66(15): 3810-3822.
　　論文連結

論文封面

殼寡糖誘導小麥幼苗生長發育相關基因的差異表達

殼寡糖對小麥的代謝調控模型

相關焦點

  • 深海前沿中心在海洋中小尺度動力過程研究領域取得重要進展
    研究成果在國際上首次提出了中尺度渦旋垂向熱輸送與海氣熱交換間的耦合動力機制，是對中尺度渦旋垂向熱輸送理論的重要發展；此外，也揭示了中尺度渦旋垂向熱輸送對海洋鋒面的重要維持作用，改變了「中尺度渦旋通過水平熱輸送過程破壞海洋鋒面
  • 中國海洋大學深海前沿中心在海洋中小尺度動力過程研究領域取得...
    中國海洋大學深海前沿中心在海洋中小尺度動力過程研究領域取得重要進展》）的最新研究成果。
  • 海洋無脊椎動物血淋巴分化和自噬研究獲進展
    中國科學院南海海洋研究所海洋生物分子生物學和遺傳學研究團隊在無脊椎動物牡蠣血淋巴的分化機制、吞噬細胞激活和自噬免疫方面取得了重要研究進展。相關研究近期分別發表在《免疫學前沿》《細胞和發育生物學前沿》。血淋巴細胞是無脊椎動物最核心的免疫器官，解析其分化和吞噬細胞激活的調控機制是理解細胞免疫的關鍵。
  • 農學院小麥研究中心在小麥小分子RNA調控籽粒發芽勢和穗發芽分子機制中取得重要進展
    我校農學院小麥研究中心在小麥小分子RNA調控籽粒發芽勢和穗發芽分子機制研究上取得重要進展，發現小麥物種特異的小分子RNA miRNA9678 通過參與脫落酸/赤黴素信號轉導途徑調控籽粒萌發，該研究成果不僅在理論上進一步豐富了對小麥萌發調控機理的認識，也為在應用上通過該途徑進行小麥抗穗發芽遺傳改良奠定基礎。
  • 中科院海洋所在「黃、東海漂浮銅藻的來源研究」領域取得重要進展
    國家藻類產業技術體系研發中心依託單位中國科學院海洋研究所海藻種質庫科研團隊針對這個問題開展了多年的樣品收集和微衛星開發及分析工作，取得重要進展。 研究團隊利用多態性微衛星（SSR）標記對黃、東海13個代表性漂浮種群和3個代表性定生種群遺傳結構和親緣關係進行分析，結果顯示：（1）相同年份漂浮銅藻的親緣關係相近，而不同年份差異顯著；同一漂浮種群內部也存在遺傳分化。因此推測不同年份漂浮銅藻起源於不同的地點，同一漂浮種群的個體也可能源自不同地點。
  • 海洋一所發布海洋空間管理與規劃領域十項重要科研進展
    近日，自然資源部第一海洋研究所發布了該所海岸帶科學與海洋發展戰略研究中心在海洋空間管理與規劃領域的年度十項重要科研進展。2019年，海洋一所整合了海洋空間管理與規劃研究領域的6個研究團隊，於當年8月成立了海岸帶科學與海洋發展戰略研究中心（以下簡稱「海岸帶中心」）。
  • 化學所在RNA表觀遺傳修飾的化學調控研究方面取得進展
    在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，中科院化學研究所分子識別與功能重點實驗室研究員程靚團隊長期從事該領域的基礎研究，發展了一系列針對重要RNA表觀遺傳修飾的高選擇、高靈敏、時空分辨的化學轉化、螢光標記的原理和方法。
  • 海洋三所海洋微塑料研究取得新進展
    本報訊 近日，自然資源部第三海洋研究所海洋生態環境監測預警技術實驗室在福建省東山灣海域微塑料汙染研究中取得新進展。　　研究利用拖網技術和連續定點抽水採樣，對福建省東山灣和漳江流域的微塑料汙染情況進行了基線調查，針對東山灣微塑料汙染特徵，根據微塑料不同材質的毒性大小進行微塑料生態風險評估。此外，研究結合汙染負載指數模型評估了不同地點的微塑料汙染程度。
  • 中國海洋大學物理海洋教育部重點實驗室在全球和區域海平面變化研究領域取得重要進展
    近日，中國海洋大學「築峰人才工程」教授、物理海洋教育部重點實驗室陳顯堯所在的科研團隊，聯合新南威爾斯大學氣候變化研究中心John A.
  • 海洋所在方輝橄欖巖巖石成因研究中獲進展
    近日，中國科學院海洋研究所大洋巖石圈與地幔動力學課題組在方輝橄欖巖巖石成因研究中取得進展，對理解俯衝環境中玻安巖巖漿演化過程具有重要意義。方輝橄欖巖的主要礦物為橄欖石和斜方輝石，此前研究認為方輝橄欖巖的巖石成因主要是地幔熔融殘餘和層狀侵入體的堆晶。
  • 中國海洋大學柳偉團隊在鉀離子超級電容器研究領域取得系列進展
    半島記者 劉金震 通訊員 崔永朋近日，中國海洋大學材料科學與工程學院柳偉教授在新型鉀離子超級電容器研究方面取得系列進展。中國海洋大學博士生崔永朋為第一作者，柳偉教授為通訊作者，中國海洋大學為唯一署名單位。隨著鋰離子電池的快速發展，特別是在動力汽車和大規模儲能方面的推廣應用，導致全球鋰資源日趨緊張，嚴重限制了鋰離子電池的廣泛應用。作為鋰離子電池潛在的替代品，鉀離子儲能器件研發受到廣泛關注。鉀離子因電化學性能與鋰離子相近，儲量豐富，來源廣泛，價格低廉，從而在儲能領域表現出良好的應用前景。
  • 上海海洋大學在食品包裝領域研究取得系列研究進展
    食品包裝作為現代食品加工製造產業中必不可少的部分，該領域的發展將有助於滿足社會不斷變化的發展需求，減少食物浪費，提高產品質量，延長食品保質期，以及減少食品包裝對環境的負面影響。李立教授課題組從功能性食品包裝的角度出發，著眼於抗菌、抗氧化以及高阻隔/呼吸調控三個方面，結合綠色包裝發展需求，在食品保鮮領域進行了較為深入系統的探索。
  • 海洋無脊椎動物血淋巴分化和自噬取得新進展
    LMB海洋生物分子生物學和遺傳學研究團隊近期在無脊椎動物牡蠣血淋巴的分化機制、吞噬細胞激活和自噬免疫方面取得了重要研究進展。血淋巴細胞是無脊椎動物最核心的免疫器官，解析其分化和吞噬細胞激活的調控機制是理解細胞免疫的關鍵。
  • 海洋藥物研究發展現狀及展望
    3、海洋生物基因資源     海洋生物活性代謝產物是由單個基因或基因組編碼、調控和表達獲得的。獲得這些基因預示可獲得這些化合物。開展海洋藥用基因資源的研究對研究開發新的海洋藥物將有著十分重大的意義。     (1)海洋動植物基因資源：活性物質的功能基因，如活性肽、活性蛋白等。
  • 寡糖應用領域廣有了新的發現,中國科學家取得很大進展,快看一看
    中國的科學技術在很多領域取得進步，從而也促進了我們的社會發展，我們的科學家十分努力，將很多的科研成果轉化成為社會創造價值的科學技術，最近一段時間，中國科學家在很多領域獲得成功，今天我們給大家介紹其中一項，希望朋友們能夠喜歡。
  • 中科院最新科研進展、科技動態 2020.10.31 星期六
    科研進展1、武漢植物園水環境耐藥基因研究獲進展2、遺傳發育所構建出小麥屬全基因組遺傳變異圖譜3、寧波材料所在水凝膠可編程化智能變形領域取得進展4、遺傳發育所等在秈稻高溫耐受性機制研究中取得進展5、精密測量院在磷酸化調控蛋白質結合機制研究中取得進展
  • 什麼是寡糖
    很多寡糖有藥用價值，而「海洋特徵寡糖」在醫藥、食品、軍工、農業上都有用    在11日舉行的國家科學技術獎勵大會上，中國海洋大學申報的、由管華詩院士領銜完成的項目
  • 海洋特殊生境微生物資源開發利用研究取得新進展
    海洋特殊生境孕育了許多特殊的極端微生物，它們為了適應特殊的生存環境而在機體內演化形成了各種生理技能，合成了具有新穎功效的各種生物活性物質。最近，自然資源部第三海洋研究所自然資源部海洋生物資源開發利用工程技術創新中心徐長安教授級高工研究團隊分別對來自缺氧海域（hypoxia sea water) 一株擬微小球藻和來自南極沉積物的一株希瓦氏菌開展了產業化應用研究，其中擬微小
  • 我國海洋特殊生境微生物開發利用研究取得新進展
    本報訊 近日，自然資源部海洋生物資源開發利用工程技術創新中心徐長安研究團隊研究發現，兩種來自海洋特殊生境的極端微生物分別具有明顯的固碳能力和提升紅羅非魚血清非特異性免疫功能的功效。相關成果發表在國際期刊《應用能源》和《水產養殖》上。
  • 遺傳發育所在細胞壁高級結構形成調控研究中取得進展
    細胞壁是多糖組成的複雜網絡結構，這些多糖經摺疊、交聯，形成適應植物生長發育所需的細胞壁高級結構。研究細胞壁高級結構形成的精準調控機制是植物學新的學科前沿。　　乙醯化是一種廣泛存在於細胞壁多糖上的修飾形式，可控制多糖構象及多聚物間的交聯，對高級結構的構建至關重要，成為解析細胞壁結構及其功能的突破口。