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干旱、鹽和冷害等環(huán)境脅迫因子單獨或者共同作用制約著農(nóng)作物的生產(chǎn)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減產(chǎn)的重要因素。近年來，隨著礦產(chǎn)資源的過度開采及農(nóng)業(yè)中化肥的大量使用，土壤鎘污染越來越嚴(yán)重，也成為影響我國持續(xù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的一個重要因素。植物由于自身不能移動，在長期的自然進(jìn)化中形成一系列復(fù)雜的調(diào)控機制，來感受外部脅迫并傳遞信號，最終細(xì)胞和整在個植株水平形成應(yīng)激性反應(yīng)。在非生物脅迫的早期信號傳導(dǎo)過程中，小分子物質(zhì)包括活性氧(ROS)、一氧化氮(NO)、硫化氫(H2S)和多胺(Polyamine)等的交叉互作發(fā)揮著重要作用。
中國科學(xué)院武漢植物園植物水分脅迫生物學(xué)學(xué)科組施海濤博士在產(chǎn)祝龍研究員的指導(dǎo)下，以草坪草狗牙根(Cynodon dactylon (L). Pers.)為研究對象，利用植物生理學(xué)和藥理學(xué)等研究方法，對一氧化氮和硫化氫誘導(dǎo)植物對鎘離子脅迫抗性的分子機理展開了一系列研究。研究發(fā)現(xiàn)，鎘離子脅迫誘導(dǎo)了一氧化氮和硫化氫的大量產(chǎn)生；一氧化氮和硫化氫的供體處理提高的一氧化氮和硫化氫含量可以顯著提高狗牙根對對鎘離子脅迫抗性，而一氧化氮和硫化氫的清除劑處理降低了的一氧化氮和硫化氫含量并降低了狗牙根對對鎘離子脅迫抗性；同時一氧化氮和硫化氫均可以改變鎘離子脅迫時的活性氧積累和抗氧化酶活性；進(jìn)一步研究表明一氧化氮誘導(dǎo)產(chǎn)生的硫化氫是一氧化氮調(diào)控鎘離子脅迫抗性必需的，從而解析了一氧化氮和硫化氫在植物鎘離子脅迫早期反應(yīng)中的上下游關(guān)系及生理機制。
同時，基于前期在多胺與植物脅迫抗性方面的研究結(jié)果，并結(jié)合國際上大量相關(guān)研究的文獻(xiàn)資料，施海濤博士在產(chǎn)祝龍研究員的指導(dǎo)下，綜述了非生物脅迫過程中，植物體內(nèi)多胺合成和代謝途徑基因表達(dá)及多胺含量的變化趨勢；外源多胺處理和基因工程改變多胺合成及代謝相關(guān)基因的表達(dá)與植物非生物脅迫抗性的關(guān)系；并重點從多胺、脫落酸、活性氧及一氧化氮等小分子物質(zhì)的交叉互作角度探討了多胺調(diào)控植物非生物脅迫的分子機理。
以上研究獲得中國科學(xué)院“百人計劃”基金，中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程項目(No.54Y154761O01076和No.Y329631O0263)和國家自然科學(xué)基金(No.31200194 和No.31370302)的共同支持。（
