植物生长素和葡萄糖协同调控生长发育的新机制

生长素是植物中最早发现的植物激素之一, 而营养元素糖不仅为地球生物提供了主要碳源，同时也是最基础的信号分子。生长素和糖不仅调控植物从胚胎发生到器官发育等几乎所有生长发育过程；同时调控植物对外界环境如光和温度等的响应过程。生长素及其相关信号元件在作物中直接调控到其关键农艺性状，如根系大小、植株高矮、种子大小等。深入解析生长素和糖信号网络，有助于理解植物生长发育的基础生命过程，也为作物精准分子育种提供理论基础和调控靶点。    申请人徐通达团队和熊延团队聚焦“生长素和糖协同调控植物生长发育”这一重要科学问题，从全新的非转录调控机制开展系统研究，取得的系列创新性成果。1）首次鉴定了生长素在细胞膜上的信号转导机制—传统的理论研究发现生长素能够在细胞核内通过其受体TIR1蛋白直接调控基因转录。申请人的研究首次鉴定到生长素在细胞膜上的重要信号传递元件TMK类受体激酶。该信号通路一方面能够介导生长素快速激活下游信号元件包括小G蛋白等，同时调控了从胚胎发育到营养生长到生殖生长等各个发育阶段（其他专著#2#4#5，代表作#5）。2）揭示了植物生长素产生复杂精准浓度效应的全新机制—生长素具有浓度依赖的复杂功能。申请人研究发现了高浓度生长素通过促进类受体激酶TMK1的蛋白剪切，将信号从细胞膜向细胞质及细胞核传递，通过稳定非典型Aux/IAA蛋白来抑制基因转录从而抑制生长的信号途径（代表作#1）。3）揭示了糖信号通过TOR蛋白激酶激活植物分生组织的机制—植物TOR激酶是重要信号传递中枢，传统理论认为TOR激酶主要参与蛋白翻译水平的调控。申请人团队研究发现葡萄糖能够激活TOR激酶，从而磷酸化转录因子E2F2a，最终对植物分生组织进行转录重编程 (代表作#3，其他专著#1）。4）揭示了植物生长素和糖信号共同调控器官发生的分子机制—发现不同浓度生长素与葡萄糖信号协同调控分生组织（地上与地下）细胞分裂活性（代表作#4），及高浓度生长素在器官发育过程中精准调控细胞分裂模式的新机制（代表作#2）。发现细胞骨架在细胞分裂等过程的精准调控机制（其他专著#3）。   申请人团队在生长素和糖信号领域的系列研究工作受到国内外同行的认可。相关论文被Faculty1000连续推荐，被PNAS专题采访，被同行引用次数超过1000次等；其中2019年Nature获得2014-2019年度CSPB优秀论文奖。申请人担任PNAS，EMBO J等杂志的审稿人。多次受邀在国内外知名会议上作报告交流，包括国际权威会议“国际生长素大会”（2016、2020）、国际拟南芥大会（2019）等。