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植物科学

2019-08-13

科学中国人 2019年11期
关键词:黄芩研究员青蒿素

“青蒿素抗药性”的合理应对方案

中国中医科学院青蒿素研究中心和中药研究所特聘专家王继刚研究员主笔,同屠呦呦研究员等5位专家携手,基于青蒿素药物机理、现有的治疗方案、耐药性的特殊情况和原因以及药物价格等诸多因素,从全局出发,提出了切实可行的应对“青蒿素抗药性”的合理方案。该论文发表于The New England Journal of Medicine(《新英格兰医学杂志》)。青蒿最早记载于《神农本草经》,在《肘后备急方》中明确了对疟疾的治疗作用,自古以来便被我国先民应用于疟疾治疗。青蒿素及其衍生物作为一线的抗疟药物,成功治愈了无数的疟疾患者。这是我国传统中药和老一辈的科研工作者对全人类做出的伟大贡献。

屠呦呦研究员与王继刚研究员进行交流(图片来源于中国中医科学院中药研究所网站)

古籍所记:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之。”(图片来源于网络)

氮富集下植物功能性状对高寒草地生产力的调控机制

中国科学院植物研究所杨元合研究员带领团队依托在青藏高原高寒草原建立的长期氮添加实验平台,揭示了氮富集下植物功能性状与生态系统生产力以及水分、光照和磷元素等资源的利用效率之间的关联。研究结果发表于Journal of Ecology。研究发现,随着施氮量的增加,叶片磷含量功能多样性降低,使得光、磷利用效率持续降低;同时,优势物种叶面积增大引起的群落光拦截增加的正效应,以及叶片磷含量功能多样性下降的负效应,共同导致生产力和水分利用效率沿氮梯度呈先上升后下降的趋势。研究结果为理解大气氮沉降背景下草地生态系统生产力的动态变化提供了新视角。

薄唇蕨属植物的系统进化与分类研究进展

中国科学院昆明植物研究所青藏高原—喜马拉雅植物多样性形成与演变团队的张良博士与密苏里植物园张丽兵研究员和成都生物研究所高信芬研究员等合作,从2008年开始在该属的多样性中心东亚和东南亚收集实验材料。最近基于薄唇蕨属及其近缘类群的146个样本的6个基因片段数据,重建了全球薄唇蕨属的系统发育关系。研究结果先后发表于Molecular Phylogenetics and Evolution和Phytotaxa。研究团队基于重建的薄唇蕨属系统发育关系,重新诠释了之前被归并或忽略的9个物种,并依据命名法规做出新的分类处理。尽管如此,仍有一半以上的种类未能确定其物种名。

玉米表皮蜡质调控新基因

中国农业科学院作物科学研究所作物基因组选择育种创新团队博士后李莉、杜依聪、郑军研究员,美国爱荷华州立大学Patrick Schnable教授等合作,克隆了玉米表皮蜡质调控新基因glossy6,并揭示了该基因对玉米表皮蜡质的积累与苗期耐旱中的重要作用。相关成果于发表于Journal of Experimental Botany。在大多数陆生植物的表面都覆盖着一层表皮蜡质,表皮蜡质是一类由超长链脂肪酸衍生而来的脂质化合物,它对植物防止体内水分散失和其他环境胁迫具有重要作用。在植物中,已经克隆了一些表皮蜡质相关基因,其表达产物调控表皮蜡质的生物合成及从细胞内到胞外的蜡质转运。

破译中药黄芩产生抗癌活性物质的遗传密码

上海辰山植物园/中国科学院上海辰山植物科学研究中心,中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所及英国John Innes Centre等单位的中英科学家团队成功完成了唇形科植物黄芩全基因组测序,并分析了黄芩中活性成分的进化机制,进而完整阐明了抗癌活性物质汉黄芩素的合成机制。研究论文发表于Molecular Plant这一研究解析了一种使用2000多年的药用植物中的珍贵化学物质合成途径,为通过合成生物学获取汉黄芩素提供了基础。黄芩是一种著名的中药植物,原产于中国,因其具有良好的治疗特性而在世界范围内广泛种植。黄芩叶片中含有野黄芩素、野黄芩苷,根中则含有黄芩素、汉黄芩素等活性物质。

药用植物黄芩(图片来源于中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所)

黄芩基因组组装情况(图片来源于中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所网站)

植物根部挥发物释放的调控机制和生态效应

中国科学院武汉植物园入侵生态学学科组黄伟研究员等与瑞士伯尔尼大学和德国马普化学生态研究所合作,以入侵植物斑点矢车菊为研究对象,发现斑点矢车菊根部释放大量倍半萜类物质,研究成果连续发表于Plant Cell & Environment。植物挥发物不仅可以帮助植物抵御生物和非生物胁迫,同时可以影响邻近植物的生长和防御,在调节植物和昆虫种群动态和群落组成方面起到重要作用。此外,研究结果同时指出入侵植物不仅可以通过资源竞争抑制本地植物,而且可以通过植物间的化学信息交流来改变本地植物与昆虫的互作关系,进而抑制本地植物,降低生物多样性。

植物生殖策略随森林演替变化研究进展

中国科学院华南植物园生态及环境科学研究中心任海研究员等人研究了鼎湖山自然保护区3个森林演替群落中,优势物种的8种生殖性状与18种植物叶片、茎干及植株整体性状间的相互关系,在植物生殖策略随森林演替变化研究中取得进展。相关研究成果发表于Ecological Indicators。结果发现,在演替早期阶段,优势物种的叶片性状与其果实散布模式、传粉类型显著相关,而在演替中后期阶段,大多数叶片及其他性状与花果物候显著相关;植物在生殖与生长间的权衡策略会随演替进行逐渐发生变化。此外,在各演替阶段,资源获取型物种均会比保守型物种投入更少的资源及能量在生殖方面。

植物开花可急可缓——调控开花新机制

南京农业大学园艺学院蒋甲福教授、陈发棣教授等人与菊花遗传育种团队房伟民教授、陈素梅教授和管志勇教授等合作,揭示了褪黑素和独脚金内酯在拟南芥开花方面的内在联系,研究结果不仅拓展了人们对植物激素互作调控开花的认识,也为深入探索褪黑素和独脚金内酯两个激素调控植物花期的分子机制奠定了基础。研究论文发表于Journal of Pineal Research。褪黑素(Melatonin, MT)和独脚金内酯(Strigolactone,SL)是植物体内重要的激素,在植物生长发育进程中有重要作用。该团队目前已把该调节机制应用到菊花开花控制上:外源施用SL人工合成类似物GR24可以促进菊花开花,而MT则抑制开花。

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