王伟 研究员
植物与环境互作研究组
北京大学生命科学学院研究员，博士生导师
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1. 植物应激颗粒形成机制和生物学功能
2. 作物生物钟与环境互作机制
3. 基于核酸适体的生物传感器研发
水杨酸(SA)是调节植物抗病反应的一种重要免疫激素。SA及其衍生化合物在食品、药品、化妆品以及防腐剂中广泛存在。水杨酸类化合物虽然具有潜在的防病功效，但也会对部分超敏人群造成健康问题。现有的SA检测方法成本高、步骤繁琐、需要大型仪器设备。我们结合变构型核酸适体筛选技术以及纳米孔薄膜传感器制造工艺，研制开发出一种经济、快速、灵敏且简便的检测缓冲液和植物提取物中SA含量的纳米生物传感器。SA由于其分子较小、缺少可用于固定的化学反应基团，较难通过传统的核酸适体筛选技术SELEX筛选针对它的核酸适体。我们通过固定SELEX文库而不是SA，利用变构SELEX的方法筛选得到一个高亲和力的SA适体。基于这一适体的纳米孔薄膜生物传感器可以检测最低为0.1μM的SA，灵敏度显著优于基于SA抗体的检测方法。此纳米生物传感器也具有优良的选择性，并能在30分钟内仅用1μl植物提取物，就能测定拟南芥和水稻中的SA。SA适体与纳米孔薄膜传感器的结合为实现SA的廉价、快速、灵敏和就地检测提供了一种具有应用潜力的解决方案。
植物生物钟通过促进植物生理反应与环境节律的同步性来提高植物对环境的适应性。作物对环境适应性则通过驯化和育种等手段受到人工筛选。而自然和人工筛选的过程中均发现生物钟是增强植物环境适应性的关键。我们对于植物生物钟的了解大多基于对于模式植物拟南芥的研究，对作物生物钟的理解仍然较为有限，限制了其在提高作物环境适应性上的应用。为了揭示作物生物钟和各种环境因子的互作关系，我们开发了一套包含两个模块的研究系统。通过将这一系统运用到大豆生物钟研究中，我们系统性地绘制了非生物胁迫对大豆生物钟作用的图谱。利用这一系统中的“分子时刻表”模块，我们分析了公共数据库中已有的和非生物胁迫相关的大豆转录组数据，找到了对大豆生物钟节律有较强影响的非生物胁迫。这些分析结果随后被系统中的选择性RNA测序模块所验证。这一研究发现了诸如碱胁迫等全新的可以影响植物生物钟的环境因子。此外，我们发现短时间的缺铁胁迫对大豆和拟南芥生物钟的影响截然不同。这些在大豆中发现的独特的现象说明了直接在作物中研究生物钟的必要性。我们所开发的这一植物生物钟研究系统具有广泛的应用前景，有望促进作物生物钟与环境互作相关研究的快速发展。
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