12月6日，国家自然科学基金委员会（以下简称基金委）审批同意“植物激素作用的分子机理”重大研究计划（以下简称该计划）结束。
激素是植物体内合成的一系列微量有机物质，由一个部位产生运输到另一部位，在极低浓度下引发生理反应，控制着植物生长发育的方方面面。同时，激素还是植物感受外部环境条件变化，调节自身生长状态抵御不良环境、维持生存必不可少的信号分子。因此，激素调控机制的研究是人们认识和理解纷繁神秘的植物生命现象的重要途径，植物激素作用机理是植物科学的一个重要和基本问题。该计划的实施体现了基金委“有限目标、稳定支持、集成升华、跨越发展”的项目组织原则，使我国植物激素领域研究在多数激素的代谢和信号转导机理研究中起到国际主导作用，实现了总体研究水平的全面提升，在新激素研究中处于国际领跑地位，在经典激素研究中实现跨越式发展，标志着我国在该领域的研究进入国际先进行列。
该计划实施以来，研究人员面向国家农业可持续发展的战略需求和植物科学前沿，以模式植物为材料，采用多学科交叉手段，从激素代谢、信号转导、激素间信号互作等不同层面研究了激素生物学效应的分子基础，阐明了多种激素调控植物器官形成和环境适应性的分子机制，实现了深入认识植物生长发育基本规律的目标，取得了如下主要学术成果：
一是有力推动了生命与化学的学科交叉，在植物激素检测分析方面实现突破。针对我国缺乏相关人才、仪器设备和技术的实际状况，通过与化学科学家的交叉合作，有针对性地在北京、武汉、长沙、大连等地建立了所有已知激素的超微精准定量分析平台，为我国植物学家提供了高效的激素超微精准定量分析支撑体系，大幅度地提升了我国植物激素超微精准定量分析水平，取得了一“测”多“评”、双“超”分析、原位分析和精准分离等突破，实现了我国植物激素检测分析“从无到有”和“从有到强”的跨越式发展。据不完全统计，激素平台已为国内外科学家提供测定数据24000-27000份。
二是在激素代谢及信号转导研究中取得突破性进展。独脚金内酯是2008年新确定的植物激素，对农业生产具有重要应用价值。自发现以来，独脚金内酯的代谢以及信号传导就成为国际植物激素研究领域的热点。研究人员通过研究矮生多分蘖的水稻突变体d27，发现了影响独脚金内酯合成途径的新基因，建立了独脚金内酯及其代谢中间物的检测技术体系，使我国成为目前国际上极少数几个可以准确测定独脚金内酯的国家之一。在此基础上，研究人员还通过强化与结构生物学家合作，发现独脚金内酯受体蛋白D14不可逆地结合激素并形成活性分子CLIM，触发信号转导，进而调控植物分枝等重要生长发育过程。这一系列工作使得我国跃升为激素受体鉴定及作用机理研究的强国之一。
三是揭示了乙烯、茉莉酸等多种激素互作调控植物生长和适应逆境性的新机制。乙烯是最早被发现的五大经典植物激素之一，国际上普遍认为乙烯对植物生长发育主要起负向调控作用。我国科学家通过对陆地棉（AADD）及其供体雷蒙德氏棉（DD）和亚洲棉（AA）的全基因组测序，从基因组水平和进化水平两方面深入揭示了乙烯在棉纤维的发育中起正向调控的重要作用及其调控机制，这一突破性成果对于乙烯的生物学功能研究产生了重大而深远的影响。研究人员还发现，茉莉酸通过差异性地调控生长素的合成和极性运输促进侧根发生，同时还抑制主根生长。重要的是，作为主要调控生长发育的激素，生长素可以协同茉莉酸的作用而增强茉莉酸诱导的防御相关基因的表达。防御性激素茉莉酸和生长性激素生长素之间既协同又拮抗的互作机理，可能在激素调控植物适应性生长方面具有普遍意义。脱落酸可以诱导线粒体中活性氧的产生，从而调控根尖中生长素的动态平衡；脱落酸也通过调控转录因子ARF2，影响主根的生长，这一系列研究揭示了脱落酸与生长素的互作调控根系可塑性发育的新机制。
在该计划资助下，研究人员在国际重要学术刊物发表论文838篇，其中Nature 2篇，Science 2篇，Cell 2篇，Nature系列期刊12篇，Cell Research 13篇；PNAS 17篇；Plant Cell 55篇；研究团队中10人获得国家杰出青年科学基金项目，4人获得优秀青年科学基金项目；培养博士后92名，博士生678名，硕士生563名，造就了一支具有重要国际影响力的研究队伍，为我国植物激素研究原始创新能力的全面提升和可持续发展提供了人才保证。
评估专家组认为，该计划的实施，在激素检测分析、激素受体鉴定和作用机理、激素代谢和信号转导新途径、植物细胞全能性的激素调控以及逆境条件下植物可塑性发育的激素调控等方面取得了一系列具有重大国际影响的突破性研究成果，带动了我国植物激素总体研究水平的全面提升和跨越式发展。
该计划指导专家组指出，未来还需加强研究不同激素信号之间相互作用的机理，从系统生物学的角度深入研究多种激素从整体水平调控植物生长发育及对环境适应性的机理。从长远看，还应加强激素作为生长调节物质在提高农作物产量、皮质和抗性方面的应用研究。
图1 植物激素检测体系提供了大量植物激素测定数据
图2 我国科学家在独脚金内酯研究领域贡献显著
图3 茉莉酸调控植物生长发育的多个方面
