非生物胁迫(包括干旱、盐和冷害等)是植物生活史中不可避免的不利因素，这些环境胁迫因子单独或者共同作用从而制约着农作物的生产。然而，植物由于自身不能移动，当遭受逆境环境时只能应答外界胁迫，从而进化出一系列复杂而精密的调控机制，来感受外部胁迫并传递信号，最终在分子、细胞和整个植株水平形成应激性反应。各种逆境胁迫首先被植物细胞膜上的感应器所感受，然后信号被传导到下游并且造成第二信使的产生，包括活性氧(ROS)、硫化氢(H2S)和多胺(Polyamine)等。草坪草狗牙根(Cynodon dactylon (L). Pers.)对非生物胁迫具有较强的抗性，作为一种非模式植物，狗牙根在逆境胁迫条件下的信号传导途径如何，目前仍不太清楚。
中国科学院武汉植物园植物水分胁迫生物学学科组施海涛博士在产祝龙研究员的指导下，利用蛋白质组学和植物生理学等研究方法，对多胺和硫化氢诱导植物对胁迫抗性的分子机理展开了一系列研究。通过对狗牙根低浓度多胺诱导处理，可以提高其对干旱和高盐的耐受性；生理学实验表明多胺可以改变植物的保水能力，活性氧损伤程度，抗氧化酶活性和渗透调节物质积累；蛋白质组学研究分离并鉴定了36个被三种多胺共同调控和差异调控的蛋白质，并对这些蛋白质参与的代谢途径进行了聚类分析；综合以上结果，解析了多胺参与植物非生物胁迫抗性的分子机理。通过对狗牙根进行外源硫化氢供体硫氢化钠处理，可以提高其对干旱、盐和冷害的耐受性；进一步通过植物生理学实验发现硫氢化钠处理的狗牙根材料，胁迫过程中活性氧积累少，抗氧化酶活性高，渗透调节物质积累多，细胞膜损伤小；从生理水平上部分解析了硫化氢参与植物非生物胁迫抗性的分子机理。
以上研究获得中国科学院知识创新工程(No.54Y154761O01076)和国家自然科学基金(No.31200194)的共同支持。相关研究成果在蛋白质组学国际期刊“Journal of Proteome Research (doi: 10.1021/pr400479k)”和植物学国际期刊“Plant Physiology and Biochemistry (doi: 10.1016/j.plaphy.2013.07.021)”上在线发表。
通过蛋白组学和植物生理学水平解析多胺参与植物非生物胁迫抗性的分子机理[Journal of Proteome Research (doi: 10.1021/pr400479k)]
外源硫化氢供体硫氢化钠提高狗牙根对非生物胁迫的抗性分析(A)及硫化氢参与植物非生物胁迫抗性的分子机理(B)[Plant Physiology and Biochemistry (doi: 10.1016/j.plaphy.2013.07.021)
