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北京林业大学林金星团队和扬州大学王莉团队揭秘银杏古树长寿机制
日期:2020-04-10 发布人: 】【打印 关闭

 

    长寿机制一直是生命科学领域关注的焦点和研究的热点之一。在自然界中,一些树种的年龄可达几百甚至上千年且依然生长旺盛,但其长寿机制却一直不清楚。


    银杏(Ginkgo biloba L.)是著名的长寿树种,在我国各地有大量银杏古树分布。近日,北京林业大学林金星团队和扬州大学王莉研究团队合作历经7年时间,选用银杏树干维管形成层为主要研究材料,综合运用细胞学、生理学、多组学和分子生物学等手段,揭示了银杏古树长寿的内在机制。研究发现,古树(193-667年)形成层细胞层数变少,生长素(IAA)含量下降,脱落酸(ABA)含量上升,细胞分裂分化相关基因表达下降,表明古树中维管组织生长变缓。然而古树树干的横截面积增加量 (BAI)仍处于高水平,显示银杏古树形成层干细胞仍具有较强的持续不断的分裂能力。该研究进一步测定了古树叶片光合指标、种子繁殖能力、衰老相关的标记基因(marker genes)和miRNA及靶基因和自噬相关基因等,均未发现有显著变化。这些形态、生理和分子水平上的结果揭示,银杏古树在整体上仍处在健康的成年状态(healthy mature state),依旧保持“青春活力”,尚未进入衰老阶段。由此认定:银杏古树维管形成层细胞的持续分裂能力,在避免衰老过程中发挥了重要作用。


   该研究在银杏古树维管形成层细胞中,还鉴定到62个FLS2、EFR的成员和457个R基因,其R基因的数量远远多于其他物种。而且,木质素单体(monolignol)、类黄酮(flavonoid)和芪类化合物(stilbene)代谢通路的基因数量和表达在古树组中也没有下降。由此推测,银杏古树可能通过持续合成木质素等物质,增加树干的密度和强度,以支撑不断增粗的树体,同时通过大量R基因的持续表达,抵抗各种生物和非生物胁迫,从而大大延长了树体的寿命。


    该项研究成果于2020年1月发表在Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS)。扬州大学王莉教授、崔佳雯博士生和金飚教授为该论文的共同第一作者,北京林业大学林金星教授和Richard Dixon教授为该论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金等项目和111引智计划项目的资助。


    研究成果发表后,先后被Science、Nature、以及英国BBC、美国纽约时报New York Times、澳大利亚科技媒体COSMOS、英国每日邮报Daily Mail、美国CNN、德国Archyde等国外多家知名媒体采访、报道和评述(图3)。同时,在国内也被科技日报、学习强国、科学网、中国科学报、光明网、新华日报等多家媒体报道,受到广泛关注。


    文章链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/01/07/1916548117

 

 

文章来源: 北京林业大学生物科学与技术学院

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