非生物脅迫(包括干旱、鹽和冷害等)是植物生活史中不可避免的不利因素，這些環境脅迫因子單獨或者共同作用從而制約著農作物的生產。然而，植物由于自身不能移動，當遭受逆境環境時只能應答外界脅迫，從而進化出一系列復雜而精密的調控機制，來感受外部脅迫并傳遞信號，最終在分子、細胞和整個植株水平形成應激性反應。各種逆境脅迫首先被植物細胞膜上的感應器所感受，然后信號被傳導到下游并且造成第二信使的產生，包括活性氧(ROS)、硫化氫(H2S)和多胺(Polyamine)等。草坪草狗牙根(Cynodon dactylon (L). Pers.)對非生物脅迫具有較強的抗性，作為一種非模式植物，狗牙根在逆境脅迫條件下的信號傳導途徑如何，目前仍不太清楚。
中國科學院武漢植物園植物水分脅迫生物學學科組施海濤博士在產祝龍研究員的指導下，利用蛋白質組學和植物生理學等研究方法，對多胺和硫化氫誘導植物對脅迫抗性的分子機理展開了一系列研究。通過對狗牙根低濃度多胺誘導處理，可以提高其對干旱和高鹽的耐受性；生理學實驗表明多胺可以改變植物的保水能力，活性氧損傷程度，抗氧化酶活性和滲透調節物質積累；蛋白質組學研究分離并鑒定了36個被三種多胺共同調控和差異調控的蛋白質，并對這些蛋白質參與的代謝途徑進行了聚類分析；綜合以上結果，解析了多胺參與植物非生物脅迫抗性的分子機理。通過對狗牙根進行外源硫化氫供體硫氫化鈉處理，可以提高其對干旱、鹽和冷害的耐受性；進一步通過植物生理學實驗發現硫氫化鈉處理的狗牙根材料，脅迫過程中活性氧積累少，抗氧化酶活性高，滲透調節物質積累多，細胞膜損傷小；從生理水平上部分解析了硫化氫參與植物非生物脅迫抗性的分子機理。
以上研究獲得中國科學院知識創新工程(No.54Y154761O01076)和國家自然科學基金(No.31200194)的共同支持。相關研究成果在蛋白質組學國際期刊“Journal of Proteome Research (doi: 10.1021/pr400479k)”和植物學國際期刊“Plant Physiology and Biochemistry (doi: 10.1016/j.plaphy.2013.07.021)”上在線發表。
通過蛋白組學和植物生理學水平解析多胺參與植物非生物脅迫抗性的分子機理[Journal of Proteome Research (doi: 10.1021/pr400479k)]
外源硫化氫供體硫氫化鈉提高狗牙根對非生物脅迫的抗性分析(A)及硫化氫參與植物非生物脅迫抗性的分子機理(B)[Plant Physiology and Biochemistry (doi: 10.1016/j.plaphy.2013.07.021)
