中国植物激素研究:过去、现在和未来

为了迎接2006年10月在北京召开的“植物激素与绿色革命”香山会议,使其更具影响力,本刊组织了一期“植物激素专辑”。本文作为此专辑的序言,对我国在该领域研究作了概述和评论,以帮助读者全面地了解我国在该领域的研究历史、现状和未来发展趋势。本文回顾了中国植物激素研究在二十世纪八十年代之前的工作发展历程中的重要成果,主要集中在生理学研究方面的成果。随着植物分子遗传学技术与原理的不断成熟以及我国经济的飞速发展,特别是研究队伍的迅速成长,我国科学家近年来在植物激素代谢调控、转运及激素信号转导等领域取得了重要进展,特别是激素受体基因分离鉴定、激素控制株型以及激素间的相互作用等方面取得的突破性进展。基于国际植物激素总体研究前沿和我国优势领域,我们展望提出了我国在植物激素研究领域的未来发展方向与趋势。     

封面说明

植物激素通过复杂的信号网络控制植物整个生长发育过程和作物重要农艺性状。近年来植物激素受体与信号转导途径、激素间相互作用方面的研究取得了重大突破,我国科学家也做出了重要的贡献,目前这一研究领域已成为国际植物科学新的研究热点。为了推动我国在这一领域的研究工作,中国科学院组织于10月18-20日在北京召开“植物激素与绿色革命”香山科学会议。《植物学通报》为配合这次学术会议,特别邀请中国科学院遗传发育所傅向东研究员和左建儒研究员以及北京大学瞿礼嘉教授组织邀约相关领域专家撰写论文,形成此“激素专辑”。此专辑基本反映了我国在这一领域的总体水平。封面显示植物株型、果实大小和果实成熟等重要性状受激素的严格控制。中国科学院植物研究所徐云远研究员设计封面图片。     

植物激素研究中的化学生物学思路与应用

植物激素是植物生长发育过程中必不可少的重要调节物质,它们直接或间接参与调控从种子萌发到成熟的各个发育阶段以及对生物/非生物胁迫的响应。随着利用小分子化合物探究生物体生理代谢分子机制的不断发展,植物生物学与化学之间一个新的前沿交叉学科——化学生物学随之诞生,并在短时间内取得了重要进展。化学生物学的思路与方法在植物激素研究领域中起到了不可替代的作用,尤其是在激素合成及信号转导研究领域。该文概述了主要植物激素的小分子类似物及其在植物生长发育和生物/非生物胁迫响应等方面的作用机制,并讨论了激素类似物在实际生产中的应用潜力及未来的研究方向。     

植物激素研究中的化学生物学思路与应用

植物激素是植物生长发育过程中必不可少的重要调节物质, 它们直接或间接参与调控从种子萌发到成熟的各个发育阶段以及对生物/非生物胁迫的响应。随着利用小分子化合物探究生物体生理代谢分子机制的不断发展, 植物生物学与化学之间一个新的前沿交叉学科——化学生物学随之诞生, 并在短时间内取得了重要进展。化学生物学的思路与方法在植物激素研究领域中起到了不可替代的作用, 尤其是在激素合成及信号转导研究领域。该文概述了主要植物激素的小分子类似物及其在植物生长发育和生物/非生物胁迫响应等方面的作用机制, 并讨论了激素类似物在实际生产中的应用潜力及未来的研究方向。     

【专辑序言】动物起源和寒武纪大爆发——序 言

动物起源和寒武纪大爆发是生命史上重要的演化创新事件。为展示相关领域的最新进展, 特组织主题为“动物起源和寒武纪大爆发”的论文专辑。作为专辑序言, 本文概述了动物起源和寒武纪大爆发领域的科学意义和当前研究趋势, 并简要介绍了本专辑的内容。专辑包含了来自13个研究单位共42位作者的12篇论文, 包括特约综述论文1篇和研究论文11篇。专辑不仅评述了相关领域的现状和未来发展趋势, 也展示了我国学者在该领域取得的部分新进展。这些进展涉及华南和华北数个特异埋藏化石库, 比如埃迪卡拉纪石板滩生物群、寒武纪宽川铺生物群和寒武纪凯里生物群等, 并涵盖了海绵动物、刺细胞动物、腕足动物、三叶虫和双瓣壳类节肢动物以及分类位置尚不明确的疑难动物化石等诸多类群。     

高等植物激素受体的研究进展

高等植物体内的新陈代谢和生长发育主要受遗传信息及环境间的相互调节,细胞间通讯系统的主要信号分子就是植物激素.高等植物有别于动物在于其难以逃避或改变环境,因而适应多变环境来维持生存是主要的途径,而细胞间的通讯系统便是高等植物与环境适应的必不可少的重要桥梁和纽带.近年来,高等植物激素受体及信号系统的研究取得了许多进展,而且其激素受体研究的系统理论已经形成.结合本研究室部分工作及国内外进展及成果对本领域工作进行系统归纳并评述其发展方面存在的问题及前景.     

面向科技前沿 开拓引领方向——“细胞器互作网络及其功能”重大研究计划阶段总结

国家自然科学基金重大研究计划“细胞器互作网络及其功能”研究自2017年启动实施以来,始终坚持“有限目标、稳定支持”,取得了一系列阶段性成果,有力推动了我国细胞器互作领域基础研究。截至2021年底,中期评估工作顺利通过。该文概述了该计划实施以来所取得的突破性进展及其重要学术影响,并介绍了该计划结合前期研究进展和管理实践,以“集成升华、跨越发展”为指导思想对未来集成方向的布局,供有关研究人员参考。     

新中国成立70年来植物激素研究进展

植物激素是指植物通过自身代谢产生的,在很低浓度下就能产生明显生理效应的一些有机信号分子,在植物生长发育及环境响应过程中具有至关重要的作用.中国科学家利用植物组织离体培养、以突变体为主导的分子遗传学手段及以水稻农艺性状为核心的植物激素研究策略,在植物激素的生理功能、生物合成及代谢、信号感知及传导等方面均取得了较大的成就,较好地推动了植物激素的理论研究及生产应用.本文主要总结了我国科学家在生长素、细胞分裂素、油菜素甾醇、赤霉素、乙烯、脱落酸、茉莉素、水杨酸、独脚金内酯及多肽激素研究中取得的重要进展,以此来启发并激励我国年轻一代植物学家能在植物激素研究中取得更多具有原始创新性的研究成果.     

细胞薄层培养在植物激素调节形态发生研究中的应用

从外源激素对形态发生的调节、植物激素的作用机制、形态发生的内源激素动态等方面概述了细胞薄层培养在植物激素诱导与调节形态发生研究中的应用进展,并对其在植物信号转导、玻璃化现象的发生机制、离体再生障碍的克服等研究领域的发展前景和尚存在的问题作了讨论。     

植物激素与植物病害的相互作用

概述了病原真菌、细菌、病毒、类病毒、植原体及线虫等侵染性因子致病过程中各种植物激素代谢的变化,病害发展与激素变化之间的联系,内源激素变化方式和激素病理代谢机制,以及激素参与的抗病反应和信号转导等方面的研究现状和进展。     

Investment in plant research and development bears fruit in China

Recent rapid progress in plant science and biotechnology in China demonstrates that China’s stronger support for funding in plant research and development (R&D) has borne fruit. Chinese groups have contributed major advances in a range of fields, such as rice biology, plant hormone and developmental biology, genomics and evolution, plant genetics and epigenetics, as well as plant biotechnology. Strigolactone studies including those identifying its receptor and dissecting its complex structure and signaling are representative of the recent researches from China at the forefront of the field. These advances are attributable in large part to interdisciplinary studies among scientists from plant science, chemistry, bioinformatics, structural biology, and agronomy. The platforms provided by national facilities facilitate this collaboration. As well, efficient restructuring of the top–down organization of state programs and free exploration of scientists’ interests have accelerated achievements by Chinese researchers. Here, we provide a general outline of China’s progress in plant R&D to highlight fields in which Chinese research has made significant contributions.     

2009年中国植物科学若干领域重要研究进展

2009年中国植物科学在水稻和拟南芥研究等方面取得＂爆发性＂的快速发展。中国科学家在植物科学各领域中取得了大量的原创性研究成果,尤其是在基于新一代测序技术和计算生物学理论的基因组学、水稻功能基因挖掘、激素受体和信号转导以及转基因作物产业化和生态安全性研究等方面取得一系列重大进展,受到了国内外广泛关注。该文对2009年中国本土植物生命科学若干领域取得的重要研究进展进行概括性评述,旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件,并展现我国科学家们所取得的杰出成就。     

2009年中国植物科学若干领域重要研究进展

2009年中国植物科学在水稻和拟南芥研究等方面取得“爆发性”的快速发展。中国科学家在植物科学各领域中取得了大量的原创性研究成果, 尤其是在基于新一代测序技术和计算生物学理论的基因组学、水稻功能基因挖掘、激素受体和信号转导以及转基因作物产业化和生态安全性研究等方面取得一系列重大进展, 受到了国内外广泛关注。该文对2009年中国本土植物生命科学若干领域取得的重要研究进展进行概括性评述, 旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件, 并展现我国科学家们所取得的杰出成就。     

Auxin in action: signalling, transport and the control of plant growth and development

Hormones have been at the centre of plant physiology research for more than a century. Research into plant hormones (phytohormones) has at times been considered as a rather vague subject, but the systematic application of genetic and molecular techniques has led to key insights that have revitalized the field. In this review, we will focus on the plant hormone auxin and its action. We will highlight recent mutagenesis and molecular studies, which have delineated the pathways of auxin transport, perception and signal transduction, and which together define the roles of auxin in controlling growth and patterning.     

2020年中国植物科学若干领域重要研究进展

2020年中国植物科学家在国际综合性学术期刊及植物科学主流期刊发表的论文数量比上一年显著增加,在植物发育、耐逆、系统进化和作物生物学等领域取得了重要研究进展。其中,“小麦抗赤霉病基因Fhb7的克隆、机理解析及育种利用”和“提高作物品种氮肥利用效率的新机制”两项成果入选2020年度“中国生命科学十大进展”。该文总结了20...     

2016年中国植物科学若干领域重要研究进展

2016年中国植物科学持续稳步发展, 表现在中国植物科学家在国际主流高影响力学术期刊发表文章的数量稳中有升, 中国植物科学领域的期刊逆风出行, 进入研究性期刊世界前三甲行列。中国科学家在植物学诸多领域取得了丰硕的成果。水稻(Oryza sativa)产量性状杂种优势的分子遗传机制解析入选2016年中国科学十大进展; 植物受精过程中雌雄配子体信号识别机制的研究和独脚金内酯的受体感知机制入选2016年生命科学十大进展。我国植物科学, 特别是以水稻为代表的作物研究在国际学术界已占有一席之地。例如, 在水稻组学(如基因组和转录组等)资源和技术平台的建立、重测序的开发及功能基因的克隆和调控网络的解析方面取得了系列重要成果(如揭示了独脚金内酯信号转导的“去抑制化激活”机制、从分子水平上阐释了水稻籼粳杂种不育和广亲和性基因S5的作用机理及发现了控制水稻耐冷的基因组位点), 已经引领世界水稻乃至作物科学研究。该文对2016年中国本土植物科学若干领域取得的重要研究进展进行了概括性评述, 旨在全面追踪当前中国植物科学领域的发展前沿和研究热点, 与读者共享我国科学家所取得的杰出成就。     

2011年中国植物科学若干领域重要研究进展

2011年中国植物科学得到结构生物学等领域科学家的加盟,在分子机制研究方面取得了突破性快速发展.中国科学家在植物科学各领域中取得了大量的原创性研究成果,尤其是在植物激素受体结构解析和信号转导方面获得了一系列突破,基于高通量基因测序和计算生物学平台的水稻功能基因组与进化以及系统植物学研究方面也取得了重大进展,受到国内外的高度评价.该文对2011年中国本土植物生命科学若干领域取得的重要研究进展进行概括性评述,旨在全面追踪当前中国植物科学领域发展的最新前沿和热点事件,并展现我国科学家所取得的杰出成就.     

2017年中国植物科学若干领域重要研究进展

2017年中国植物科学继续保持高速发展态势, 重大成果频出, 具体表现在中国植物学家在国际顶级学术期刊发表的文章数量平稳上升。中国植物科学领域的研究工作者成果精彩纷呈, 如新型广谱抗病机制的发现、水稻广谱抗病遗传基础及机制和疫霉菌诱发病害成灾机制研究等。2017年中国生命科学领域十大进展评选中, 有两项植物科学领域的研究成果入选。水稻生物学、进化与基因组学和激素生物学等领域学科发展突出。另外, 值得一提的是, 长期从事高等植物与代谢途径调控分子网络研究和水稻品种设计育种的李家洋院士的研究成果“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”荣获2017年国家自然科学一等奖。这一具有重大国际影响的开创性贡献标志着中国植物科学在该领域的国际科学前沿居于引领和卓越地位。该文对2017年中国本土科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了系统梳理, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域发展的最新前沿动态, 与广大读者共同分享我国科学家所取得的辉煌成就。     

Plant hormones and signaling: common themes and new developments

About 200 plant biologists convened in Keystone, Colorado, for the "Plant Hormones and Signaling" symposium, which was organized by Joanne Chory, Joe Ecker, and Mark Estelle. The meeting was run concurrently with the "Plant Innate Immunity" symposium organized by Jonathan Jones and Jane Glazebrook. In this report, we summarize the progress in plant hormones and signaling.     

The challenge hypothesis: Where it began and relevance to humans

A contribution to a special issue on Hormones and Human Competition.Over 40 years ago assay methods that allowed the accurate measurement of circulating levels of hormones were developed for the first time enabling us to sample free-living as well as captive animals. This led to a new concept called “field endocrinology”. It quickly became apparent that endocrine profiles of animals under natural conditions were very different from congeners in captivity. Furthermore, hormone data could be organized by functional units (e.g. reproductive states) spaced in time according to natural duration of those states rather than simply by date alone. This approach changed how we interpret data and revealed species-specific patterns of hormone secretion. The “challenge hypothesis”, stating that the temporal patterns of testosterone in blood were determined by a trade-off between the degree of male-male competition that increased testosterone, and the expression of paternal care that required a decrease in testosterone, grew out of a combination of field endocrine investigations that then informed laboratory experimentation. A strong argument can now be made that the challenge hypothesis is highly relevant for understanding social interactions in humans and non-human primates. Investigations on human subjects provide some of the best models for the challenge hypothesis. However, the central mechanisms by which aggressive and other social interactions regulate the hypothalamo-pituitary-gonad axis will depend upon work on not only primates, but also other vertebrates in very different ecological contexts. Research on the challenge hypothesis in humans will play a critical role as new insight on the interrelationships of testosterone and male-male competition comes from new technologies.