编者寄语

徐小冬*
河南大学生命科学学院, 河南开封475004

通信作者:徐小冬;E-mail: xiaodong.xu@henu.edu.cn

摘 要:

      2021年是生物钟领域首个单基因突变体在PNAS发表的50周年, 这篇里程碑式的文章首次将神秘的近日现象与单基因调控联系起来, 文章的两位作者, 加州理工大学的Ronald Konopka和Seymour Benzer, 吹响了生物钟研究的集结号, 50年后该领域已经是桃李芬芳、硕果累累。1971年9月1日发表的这篇文章中, Konopka和Benzer在果蝇中首次鉴定到了影响蛹羽化和运动节律的三种突变体(无节律、短周期和长周期), 遗传分析表明它们极有可能是同一个基因的不同突变, 该基因被命名为period, 自此科研人员开始从分子水平上理解生物钟的运行机理(Konopka和Benzer 1971; Takahashi 2021)。

     生物钟为机体内源性时间调控机制, 维持着生理活动、基因表达、蛋白质修饰、代谢稳态调控等多水平上的近日节律, 保持与周期性变化环境信号的同步。植物生物钟的分子调控模型主要依靠对模式植物拟南芥的深入研究建立起来, 该模型包括了一系列信号转导网络: 授时因子重置生物钟信号途径、生物钟核心组分转录-翻译反馈环路及转录后调控网络、生物钟蛋白复合体通过时序性调控下游靶基因, 进而参与生理生化和新陈代谢调控的途径。近年来, 植物生物钟研究的大趋势是由模式植物拟南芥逐步转向具有重大经济价值的农作物, 相关研究涉及到了更广泛的内容, 研究人员除了继续关注作物生物钟组分及近日节律的核心调控机制外, 更加侧重农业生产中具有重要意义的生物钟相关交叉领域, 比如, 季节节律、光合效率、开花时间、地域适应性、生物量、杂种优势、生物和非生物胁迫响应等(Steed等2021)。虽然植物生物钟调控网络的骨架已经搭建起来, 但是从生物钟与授时因子信号如何精准同步, 到生物钟如何平衡组织和细胞稳态等方面, 仍有诸多科学问题需要阐明。此外, 从生物钟研究趋势上看, 揭示作物生物钟调控农艺性状的分子作用机制必将成为未来研究的重点, 而不同农作物研究有各自特色的关键问题, 这些都可能成为未来作物生物钟研究的热点。因此, 基于目前的研究成果和发展趋势, 探索如何在农业生产中将作物生物钟研究成果应用于遗传育种, 选育出具有优良生物钟性状的品种, 同时达到提升环境适应、增强抗逆性并提高优良品质的目标, 将是未来农业生产的发展方向, 生物钟基础理论必将展现出巨大应用前景。

     我国植物生物钟领域的科学家应《植物生理学报》之邀, 组织了“生物钟与周期节律”专栏, 从不同角度阐述了植物生物钟领域的最近研究进展并展望, 内容涵盖生物钟的核心振荡器、环境授时因子、生物钟组织特异性、生物钟与个体发育/免疫响应/非生物胁迫响应、作物生物钟与关键农艺性状调控。我们期待以此为契机, 与植物生物学广大同行进行交流, 尤其希望青年学子关注时间生物学, 并有所收获, 在未来的科学研究中能够从时间生物学的角度思考科学问题、制定研究策略和方法, 进而成为该领域的人才, 推动时间生物学的发展。

      诚挚感谢所有作者和编辑所付出的努力, 感谢你们为读者奉献上宝贵的文献资料和学术思想!


Editorial introduction

XU Xiaodong*
School of Life Sciences, Henan University, Kaifeng, Henan 475004, China

Corresponding author: XU Xiaodong; E-mail: xiaodong.xu@henu.edu.cn

Abstract:

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