南京大学栾升教授发表PNAS新文章

　　

生物通报道  来自加州大学伯克利分校、南京大学及中科院上海生命科学研究院的研究人员在新研究中证实，在拟南芥中液泡膜CBL–CIPK钙信号网络调控了镁离子稳态。这一研究发现发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

现任职于加州大学伯克利分校及南京大学的栾升（Sheng Luan）是这篇论文的通讯作者。其主要研究方向是利用拟南芥和水稻作为模式材料探讨逆境条件下植物如何进行生长发育的分子机制，侧重于挖掘植物对光、干旱、高盐、营养缺乏等非生物胁迫的防御反应中的关键基因，阐明基因的作用机理及其功能，并力图建立植物应答胁迫的信号传导途径。在Nature、Nature Cell Biology、Nature Genetics、PNAS、Plant Cell期刊以通讯作者身份发表研究性文章40多篇（延伸阅读：中国农业大学PNAS解析植物重要光系统 ）。

除了从土壤中吸取水分外，植物的生长还需要平衡供给矿质营养。然而环境中的矿物质供给往往在不断地发生变化。植物是如何适应土壤中的高低矿物质水平的？解开这一问题的答案是获得可持续作物生产的关键。镁是植物必需的主要营养素，在许多细胞过程中发挥至关重要的作用，但高水平的Mg2+可对植物造成毒害。

在这篇新文章中，研究人员确定了两个类钙调磷酸酶亚基B蛋白质(calcineurin B-like protein,CBL)：CBL2和CBL3是Mg2+高水平条件下植物生长的关键调控因子。在存在过量Mg2+的情况下缺失CBL2和CBL3的拟南芥突变体显示出严重的生长迟缓，表明Mg2+水平升高对这些植物的毒性作用。意外地是，研究人员发现在正常或高Mg2+水平条件下，cbl2 cbl3突变植物相比野生型植物维持较低的镁含量，表明CBL2和CBL3有可能是将镁离子区隔化在液泡中的必要条件。

膜片钳实验结果表明，cbl2 cbl3突变体显示进入液泡的Mg2+流减少。研究人员进一步鉴别出了4种CBL-互作蛋白激酶（CBL-interacting protein kinases，CIPKs）——CIPK3, -9, -23和-26，是这一促进Mg2+动态平衡的信号通路中功能重叠的CBL2/3下游元件。cipk3 cipk9 cipk23 cipk26突变体像cbl2 cbl3突变体一样，对于高水平镁离子环境高度敏感；并且，CIPK3/9/23/26在液泡膜上跟CBL2/3发生了物理互作。

这些研究结果提供了令人信服的证据，证实CBL2/3和CIPK3/9/23/26构成了一个调控Mg2+液泡隔区化的多重互作网络，由此保护了植物免受Mg2+的毒害。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Tonoplast CBL–CIPK calcium signaling network regulates magnesium homeostasis in Arabidopsis

Although Mg2+ is essential for a myriad of cellular processes, high levels of Mg2+ in the environment, such as those found in serpentine soils, become toxic to plants. In this study, we identified two calcineurin B-like (CBL) proteins, CBL2 and CBL3, as key regulators for plant growth under high-Mg conditions. The Arabidopsis mutant lacking both CBL2 and CBL3 displayed severe growth retardation in the presence of excess Mg2+……

作者简介：

栾升　

1991年：获哈佛大学博士学位工作经历：
2004年：加州大学柏克利分校教授
2007年：南京大学“****讲座教授”
2011年：中组部“****”

主要研究兴趣：
利用拟南芥和水稻作为模式材料探讨逆境条件下植物如何进行生长发育的分子机制，侧重于挖掘植物对光、干旱、高盐、营养缺乏等非生物胁迫的防御反应中的关键基因，阐明基因的作用机理及其功能，并力图建立植物应答胁迫的信号传导途径。

主要研究内容：
1. 光合系统组装的分子机制及其应用：叶绿体的功能性小分子蛋白对植物光合系统组装的分子修饰、光合效率的调节，及其在农作物生产和生物能源中的应用。
2. 植物发育分子生物学：根、花粉管发育的分子机理。
3. 植物抗逆分子生物学。
4. 分子信号传导机制：植物激素、钙信号介导的信号传导过程。

在植物分子生物学，尤其是信号转导、膜运输和光合作用的研究水平处于国际领先地位。在Nature、Nature Cell Biology、Nature Genetics、PNAS、Plant Cell期刊以通讯作者身份发表40多篇研究性文章。多篇文章在发表时，期刊刊发对该文的评论(Commentary)。另被特邀在Curr.Opin.Plant Biol.、Trends Plant Sci.、Annu. Rev. Plant Biol.、Plant Cell等杂志撰写相关主题的综述，并在美国植物生物学家学会年会、国际植物分子生物学等国际学术会议作主题报告。

获奖情况：
美国植物生物学家学会的“Charles Albert Shull”奖
德国Alexander von Humboldt基金会“Senior Research”奖