为营养高效的农作物提供理论基础

在农业生产上，为了发挥植株的正常功能并且保持最大的亩产量，人们往往需要通过优化根系结构以达到植物个体生长和群体产量的最佳配比。因此根系的生长是植株整体发育的根本。

那么怎样才能影响植物的根系生长？“植物的根系结构由多类因素共同调控，其中生长素发挥着主导作用。”日前，记者采访了福建农林大学海峡联合研究院植物发育生物学教授陈栩。

生长素是首个被发现的植物激素，是改善作物生产力的一个重要生长调节剂。陈栩长期从事的正是生长素运输以及信号转导在植物根系方面的研究。她力求通过探索模式植物中生长素的调控机制改良作物生产。

早在2004年到2010年，陈栩在中国科学院上海生命科学院植物生理生态研究所攻读博士学位的时候，她就开始了磷脂酰肌醇信号途径参与蓝光信号转导和生长素运输方面的研究。

陈栩通过深入研究磷脂酰肌醇代谢途径的关键基因5PTase13在光形态建成中的功能，阐明了5PTase13通过调节IP3以及钙离子浓度参与了植物响应蓝光信号，首次证明了光形态建成过程中需要磷脂代谢的调控。陈栩以第一作者的身份将此论文发表在2008年的The Plant Cell杂志上。

5PTases家族成员众多，冗余性强。对此，陈栩通过对所有成员的启动子-GUS转基因植株分析，发现了5PTases家族成员的表达模式与生长素输出蛋白PIN的表达模式类似。

2010年至2015年，陈栩先后在比利时根特大学VIB-PSB 研究所和奥地利IST研究所从事博士后研究。期间，她主要研究生长素结合蛋白ABP1介导的生长素快速信号的途径。

“我通过细胞生物学结合遗传学的手段，阐明了ABP1通过调节下游ROP6-RIC1信号途径介导PIN的内吞，在植物根的向重性反应和叶脉发育过程中发挥功能。”陈栩告诉记者，该结果揭示了ABP1介导的生长素下游信号通路，并阐明了其在根形态建成过程中的细胞生物学功能。陈栩以第一作者的身份将此论文发表在2012年Current Biology杂志上。

陈栩还通过细胞生物学观测的手段，发现生长素能够介导细胞骨架的组分之一微管（microtubule）的快速重排。其快速响应发生在几分钟内，而且此快速响应过程依赖于其受体ABP1，最终介导植物在响应重力反应时由于不对称的生长素分布导致根细胞的不对称生长。陈栩说：“该结论突破性的证明了生长素通过快速调控微管的重拍参与细胞伸长的机制，我以第一作者的身份将此论文发表在2014年Nature杂志上。”

此外，陈栩还在多个领域均有深入研究，并且以第一作者撰写了多篇综述，发表于Current Opinion in Plant Biology、Biochemical Society Transactions等杂志。

“尽管生长素领域的研究已经有两百多年的历史了，尚有许多未知机制亟待解决。”说到此，陈栩显得踌躇满志，她接下来的研究，正是要揭开这些谜底。

“通过对模式植物拟南芥、园艺作物草莓和经济作物大豆根系发育的研究，我希望能进一步了解生长素如何调控细胞伸长和细胞分裂的分子机理。同时，将本项目中获得的调控根系发育的重要功能蛋白运用于农业生产中，为获得营养高效的农作物提供理论基础。”陈栩说着未来的研究计划，显得胸有成竹。