庆尚国立大学(GNU,校长权顺基)自然科学学院生命科学系李相烈教授的团队揭示了一个新的秘密“识别活性氧浓度的传感器蛋白管理和调节植物生长和抗病性”。这是世界上第一个揭示植物抗病机制的研究成果。
该研究由庆尚国立大学 BK21 FOUR 'Agriculture Biotechnology Glocal Talent Education Research Group' 的 Ho-Byung Chae 博士和药学院的 Min-Gap Kim 教授共同进行。在植物科学领域排名第 5 位。 2020, IF=12.084) 于 5 月 4 日在线发布。
◦ 论文题目:植物免疫反应中活性氧浓度检测的研究,以及通过调控传感蛋白 QSOX1 调控植物抗病机制的研究(氧化还原传感器 QSOX1 通过靶向 GSNOR 调节 ROS 来调节植物免疫)一代)
本研究的结果纯属庆尚大学“本土学者的国内研究成果”,值得记录为证明庆尚大学全球研究竞争力的案例。
此外,由于这种传感蛋白和基因的应用潜力是无限的,因此被评价为具有很大的工业价值。
Chae Ho-Byung博士从庆尚国立大学生物化学系(98班)毕业后,在其导师李相烈教授的研究团队中获得了硕士和博士学位,并取得了优异的成绩。
本文的主要内容如下。
当病原体侵入植物时,植物通过产生通知病原体入侵的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)等小分子物质,自行生成警告报告。此外,植物通过检测活性氧浓度的传感器蛋白(名为“QSOX1”)调节免疫系统以抵抗植物中的病原体。这消除了病原体并表现出对病原体的抵抗力(原理:见下图)。
这项研究的结果是可以应用于各种技术开发的基础信息,例如促进作物生长以确保粮食资源免受人类面临的严重环境变化的影响,或者通过植物开发有用的材料生产技术。 Haejang 是为确保生命科学和技术的发展非常重要的源技术奠定基础的机会。
因此,如果利用本研究的结果,就有可能开发出抗病原入侵能力强的抗病作物,并评估应用可能性,包括开发具有实际抗病性的优良品种。
这项研究是在农村发展局下一代生物绿色21项目“系统综合农业生物技术项目组”关联项目的研究资金支持下进行的。
主持论文的李相烈教授说:“主持本论文研究的蔡浩炳博士具有非常好的研究能力,表现出高度的专注力和出色的分析能力,并具有积极的个性和优秀的领导。他不吝赞美。
另一方面,Sang-yeol Lee 教授的团队通过多年的研究,确定了蛋白质的特性,这些蛋白质的功能受气候变化引起的环境胁迫产生的自由基的调节,以及植物的抗逆机制。 (2004) 发表了一篇论文。此外,光信号转导激活剂 HY5 调节内质网应激反应的机制已在美国科学杂志 (PNAS) (2017) 上发表并发表。
此外,迄今为止研究的多篇论文已在≪Science≫和≪Nature Communication≫等国际学术期刊上发表。此外,通过使用研究成果注册专利,积极开展知识产权保护和技术转让等研究活动。
Lee Sang-yeol教授担任价值约1000亿韩元的研究项目“系统综合农业生物技术项目组”的负责人(10年:2011-2020),并担任了“韩国分子细胞学会主席” Biology',韩国顶级生命科学学术组织(2015年),并自2004年起被选为韩国最高学术组织“韩国科学技术院正式会员”,并积极开展工作。
▣ 研究背景和内容
植物产生活性氧以响应能量代谢或环境变化。对活性氧类合成的研究已经很成熟,特别是与病原体侵入植物时从 RBOH(呼吸爆发氧化酶同源物)产生活性氧类相关的研究也很成熟。众所周知,当这些活性氧过量产生时,会引起氧化功能抑制或生物大分子结构改变等严重损害,产生负面作用。另一方面,当活性氧以合适的浓度存在时,它们在细胞中还充当次级信号传递者,并具有诱导各种生理反应以应对外部环境变化的积极功能。因此,维持活性氧的稳态非常重要。
活性氮也是植物对生物/非生物环境胁迫响应的重要关键因素之一。已知活性氮在植物免疫系统中起关键作用,并且有报告表明它是根据盐度变化的重要信号传递器。因此,活性氮的调控在植物的生存中也占有重要的地位。
由于这些活性氧和活性氮对植物的影响很小,即使是很小的变化,也需要细致、精确的控制,相互控制也是一样的。因此,研究调节两种物质反应的氧化还原感应蛋白非常重要。本研究的目的是识别病原体入侵过程中两种物质引起的细胞内氧化还原的变化,并寻找一种新的氧化还原传感器蛋白,它是相互调节机制的关键调节因子。
QSOX1通过抑制GSNOR的功能来调节植物中活性氮的量,GSNOR是一种调节活性氮量的蛋白质,以识别和控制植物免疫反应中过度产生的活性氧,从而抑制RBOHD的活性因此,首次证实活性氧的量也受到调节。一种新的氧化还原感应蛋白的发现及其作为植物免疫反应关键调节因子的发现具有重要的学术意义,被认为是引领未来抗病植物防御机制研究和品种改良的良好契机。研究。
目前,已在模式植物拟南芥中揭示了氧化还原传感器蛋白的抗病控制机制,但预计结合主要作物的抗病性研究,有望改善人类面临的粮食短缺问题。在将来。