人物 | 改造水稻,养活世界— Pamela C. Ronald

文摘   2024-11-06 10:43   上海  

遗传学家和植物病理学家Pamela C.Ronald教授对可持续农业进行了深入探讨,她倡导使用生物技术和可持续农业来加强粮食安全和应对气候变化。她现在加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)植物病理学专业任职。Pamela C.Ronald教授因开创性的研究和技术而受到认可,这些研究和技术用于了解植物对病菌的反应和对环境压力的耐受性[1]。

Pamela C. Ronald

1.成长经历

1961年,Ronald出生于加利福尼亚州圣马特奥。从很小的时候起,她就发现自己喜欢植物,她经常与母亲一起在家照料花园。在一次旅行中,Ronald遇到了植物学家识别野花。她说:“这是我第一次明白,一个人可以把研究植物作为一种职业。“高中毕业后,Ronald进入了里德学院。在那里她得到了生物学家Helen Stafford的指导,并研究了真菌和树木之间的联系。在她的毕业论文中,记录了1980年圣海伦斯火山喷发后菌根真菌的重新定植。她于1982年获得生物学学士学位。

后来,她在斯坦福大学获得生物学硕士学位,乌普萨拉大学获得生理植物学硕士学位,加州大学伯克利分校获得分子和生理植物生物学博士学位。她曾是康奈尔大学植物育种博士后研究员。Ronald说:“我选择研究水稻,因为它是世界上一半人口的主食。我想向来自不同国家的稻米专家学习,这样我就可以帮助世界上最贫穷的人改善他们的主粮。”在完成博士后生涯后,Ronald接受了加州大学戴维斯分校植物病理学系的助理教授职位,一路晋升到现在的职位[2]。

Pamela C. Ronald与水稻
2.编码受体激酶的植物抗性基因
1992年,Ronald加入加州大学戴维斯分校担任教授,并继续她的研究。她使用水稻作为研究对象,工作重点是研究植物对其他生物体攻击的免疫反应。

20世纪90年代,几个实验室使用遗传学方法发现了第一个植物抗病基因。1995 年,Ronald和她的团队分离并表征了第一个编码跨膜先天免疫受体激酶的基因XA21[3]。随后在苍蝇、人类、小鼠和拟南芥中的发现表明,动物和其他植物物种也携带着与XA21结构惊人相似的膜锚定受体,并且这些受体在免疫应答中也发挥关键作用[4]。

植物和动物中宿主传感器介导的免疫途径

通过对稻黄单胞菌(X. oryzae)进行详细的遗传分析后,科学家鉴定出激活XA21 介导的免疫所必需的蛋白RaxX。Ronald和她的团队随后的研究发现,RaxX模拟一种称为PSY的植物肽,以促进稻黄单胞菌的感染[5]。

基于拟南芥和水稻的RaxX工作模型

3.气候适应型水稻

Ronald对植物与环境胁迫耐受性的研究做出了重大贡献。Ronald教授被授予“女性创新者”特别奖,以表彰她在分离Sub1A基因方面的突破。该基因促进了耐淹水稻品种的发展,帮助养活了南亚和东南亚的数百万人。

与大多数商业种植的水稻品种不同,传统的印度水稻品种能够耐14天的水淹。育种者致力于将该水稻品种的耐淹基因(Submergence Tolerance 1 ,Sub1)引入农民种植的水稻品种中。1995年,Ronald和合作者Mackill实验室启动了一项基于基因图谱的克隆工作。2000年,该小组生成了一张高分辨率基因图谱,为Sub1的克隆奠定了基础[6]。然后,Ronald 实验室的博士后对划定的182 kb Sub1区域进行了测序分析,并鉴定了三个编码具有乙烯响应因子(ERF)结构域的基因[7]。实验证明,这些基因中的一个,他们命名为Sub1A,在淹没时迅速上调,并赋予转基因植物对长时间淹没的强大耐受性。这一关键发现促进了国际水稻研究人员培育耐淹水稻。与传统水稻品种相比,新的“Sub1”品种在水淹后具有60%的产量优势。

异位表达Sub1A-1的转基因水稻的水淹响应特性

4.动力

Ronald已经在加州大学戴维斯分校工作了近30年。她说:“我很幸运能在加州大学戴维斯分校度过我的职业生涯,这是一个探索植物科学的理想场所。”目前,Ronald和她的合作者正在努力利用CRISPR基因组编辑和其他工具来设计植物,以增强土壤有机碳储存,用于应对气候的变化。“我希望能为社会和这个星球做出贡献,”她说,“我们只有一次生命,我们应该努力让地球变的越来越好。”

参考文献:

[1]https://mujeresconciencia.com/2020/12/24/pamela-ronald-la-genetista-que-busca-unir-la-agricultura-ecologica-y-la-biotecnologia-para-alimentar-al-mundo/

[2] Viegas J .Profile of Pamela C Ronald[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2023, 120(5):e2220550120.DOI:10.1073/pnas.2220550120.

[3] W.-Y. Song et al., A receptor kinase-like protein encoded by the rice disease resistance gene Xa21. Science 270, 1804–1806 (1995).

[4] P. C. Ronald, B. Beutler, Plant and animal sensors of conserved microbial signatures. Science 330, 10611064 (2010).

[5] R. N. Pruitt et al., A microbially derived tyrosine sulfated peptide mimics a plant peptide hormone. New Phytol. 215, 725736 (2017).

[6]K. Xu, X. Xu, P. C. Ronald, D. J. Mackill, A high-resolution linkage map in the vicinity of the rice submergence tolerance locus Sub1. Mol. General Genet. 263, 681689 (2000).

[7]K. Xu et al., Sub1A encodes an ethylene responsive-like factor that confers submergence tolerance to rice. Nature 442, 705708 (2006).

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