人物 | 植物响应胁迫领域的开拓者—— Kazuo Shinozaki

文摘   2024-11-21 09:22   上海  



Kazuo Shinozaki是一位杰出的日本生物学家。他毕业于名古屋大学,并在该校获得理学博士学位。他目前的职位是名古屋大学特别教授和名古屋大学高等研究院荣誉会员。Kazuo Shinozaki教授在植物分子生物学领域有着显著的学术成就,特别是在植物对环境压力的响应和耐受性的分子机制研究方面。他的研究有助于增加谷物产量,对解决粮食危机有重要贡献[1]。


01

成长经历

1949年,Kazuo Shinozaki在日本栃木县出生。在学习时,他偶然发现了物理学家Erwin Schrodinger的书《生命是什么?》,并被分子生物学迷住了。因此,Shinozaki进入大阪大学的蛋白质研究所,攻读生物学本科学位。1979年,他进入名古屋大学攻读研究生课程。他在著名的分子生物学家Reiji Okazaki的实验室工作。“Reiji Okazaki以发现DNA延伸中的小冈崎片段而闻名,我对DNA产生了浓厚的兴趣”Shinozaki说。

在Shinozaki的职业生涯中,他继续研究植物DNA,破译植物中的基因调控,并发现了植物对环境胁迫(如干旱和寒冷)反应有关的重要基因。在他的首篇文章中,Shinozaki描述了他最近为阐明植物胁迫反应和根系生长中未折叠的蛋白质反应所做的一些努力。筱崎现在是日本理化学研究所可持续资源科学中心基因发现研究小组的负责人,并于 2020年当选为美国国家科学院院士[2]。

在获得博士学位后,Shinozaki加入了国立遗传所担任研究助理。Shinozaki和同事从烟草叶绿体基因组中分离出许多基因。1986年,Shinozaki破译了整个叶绿体基因组[3]。之后,他在洛克菲勒大学的Nam-Hai Chua实验室进行博士后研究,工作重点是转基因研究和植物基因转录调控。


02

科研成果

植物胁迫
1989年,Shinozaki回到日本,在日本理化学研究所(RIKEN)开设了自己的实验室,在那里他专注于发现与植物胁迫反应有关的基因。Shinozak鉴定出多个受应激诱导的基因,例如DRE或脱水反应元件,在植物对干旱、寒冷等应激反应中,它们是重要的顺式作用元件。1999年,Shinozaki领导了一个拟南芥功能基因组学项目,该项目是获得全长cDNA分子,制备微阵列以分析表达谱,并收集转座子标记的敲除系和激活标记的拟南芥。他将资源存放在RIKEN的生物资源中心,然后共享给植物科学界。

未折叠蛋白反应(UPR)通过响应广泛的压力来调节动物和植物系统的基本生长。在拟南芥中,已经鉴定了bZIP17、bZIP28这2个bZIP转录因子调控UPR。Shinozaki发现bzip1728双突变体的抑制突变体有更长的根。他证明该抑制位点编码的蛋白为转录辅因子TBP相关因子TAF12b。Shinozaki认为TAF12b是植物胁迫反应和植物生长之间的关键转录因子,尤其是在根系生长方面[4]。在这项研究中,揭示了植物UPR活性与初级根生长之间存在负相关。

bz1728抑制突变体nobiro6(TAF12b的功能丧失等位基因)的鉴定


多肽与植物胁迫

最近,Shinozaki还发现了另一种参与植物胁迫信号转导的分子:多肽CLE25 。研究成果于2018年发表于Nature杂志。“ CLE25多肽可以从根部运输到叶片,参与脱落酸合成,”Shinozaki说,“当植物根部感觉到干旱胁迫时,CLE25通过维管束长距离运输到叶片中与BAM受体结合后,调控脱落酸的生成和气孔的关闭”他说[5]。Shinozaki希望探索CLE25和类似信号分子在育种抗旱作物方面的潜力。


CLE25从根部移向叶子并调控相关基因的表达


03

科学家寄语

植物多样性在塑造地球环境方面发挥着关键作用。植物的环境胁迫反应是一个重要的研究领域,可以帮助解决气候变化和迫在眉睫的粮食危机等问题。希望下一代研究人员进一步加深我们对生物体如何反应和适应环境的理解,并通过采用新的视角来扩展这项研究。

参考文献

[1] https://research.com/u/kazuo-shinozaki

[2] Ravindran S. Profile of Kazuo Shinozaki.PNAS.2022,119 (12) e2202471119

[3]K. Shinozaki et al., The complete nucleotide sequence of the tobacco chloroplast genome: Its gene organization and expression. EMBO J. 5, 20432049 (1986).

[4]Kim J , Sakamoto Y ,  Takahashi F,et al. Arabidopsis TBP-ASSOCIATED FACTOR 12 ortholog NOBIRO6 controls root elongation with unfolded protein response cofactor activity[J].PNAS, 119 (6) e2120219119.

[5]Takahashi F , Suzuki T , Osakabe Y ,et al.A small peptide modulates stomatal control via abscisic acid in long-distance signalling[J].Nature, 2018.DOI:10.1038/s41586-018-0009-2.


长按或扫描二维码

订阅 Molecular Plant 和 Plant  Communications

的最新文章邮件推送

Mol Plant

微信号|Mol Plant2019

www.cell.com/molecular-plant/home

MPlant植物科学
致力于报道植物科学领域最新科研进展
 最新文章