日前，美國化學會（ACS）出版的農業領域Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry以封面文章形式刊發了中國科學院海洋研究所李鵬程研究員團隊在海洋多糖、寡糖調控小麥碳氮代謝研究領域取得的重要進展，研究結果為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發奠定了理論基礎。  

論文封面與首頁  

　　小麥是我國主要糧食作物，如何提高小麥產量及抗病害能力是農業領域的重大課題。該論文報道了來源于蝦、蟹等甲殼動物外殼的殼聚糖，經水解得到殼寡糖。殼寡糖不但可以激活植物的固有免疫來抵抗病害，還可以促進植物的生長發育，具有巨大的應用開發潛力。然而，由于水解得到的殼寡糖聚合度不確定，很難明確具體哪些活性寡糖分子在發揮作用，信號轉導途徑及代謝調控機制也不甚明了。  

　　為揭示殼寡糖促進植物生長的構效關系及代謝調控機制，李鵬程研究團隊在國內外率先分離純化出多種高純化的單一聚合度殼寡糖單體，并進一步通過多組學手段深入研究了小麥對不同聚合度殼寡糖單體的代謝響應機制。研究表明，殼寡糖可以促進小麥PS 放氧復合體的組裝，提高光能利用率，進而提高小麥的光合作用；同時，殼寡糖促進小麥碳氮代謝、激發小麥生物脅迫和非生物脅迫應答，WAK、CCaMK、PI-PLC等可能參與了殼寡糖信號在植物細胞內的識別與轉導；另外，WRKY51、NAC4等轉錄因子以及miR156、miR159a、miR164、miR171a、miR167c、miR319和miR1127等miRNAs也參與了殼寡糖對小麥生長發育的調控。本研究為殼聚糖、殼寡糖作為新型生物刺激素的深度開發奠定了理論基礎。  

　　文章第一作者為張小倩博士，研究得到了國家自然科學基金、山東省重點研發計劃項目、國家海洋公益專項和青島海洋科學與技術國家實驗室科技創新專項項目資助。

殼寡糖誘導小麥幼苗生長發育相關基因的差異表達  

殼寡糖對小麥的代謝調控模型   

　　 近年來，李鵬程研究員團隊已在 Journal of Agricultural and Food Chemistry 、 Frontiers in Plant Science 、 Carbohydrate Polymers 等 JCR 一區刊物發表了一系列有關海洋生物多糖作為生物刺激素激發植物抗性、促進植物生長等方面的原創性成果，展示出中科院海洋研究所在利用海洋生物資源應用于陸地農業領域的國際前沿地位。  

　　論文引用：Xiaoqian Zhang, Kecheng Li, Ronge Xing, Song Liu, Xiaolin Chen, Haoyue Yang, Pengcheng Li*. miRNA and mRNA expression profiles reveal insight into the chitosan-mediated regulation of plant growth. Journal of agricultural and food chemistry, 2018, 66(15): 3810-3822  

　　論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.7b06081