未来科学家培育项目（2026）
基于新型生物多肽的作物抗逆性绿色调控技术研发与机制解析
创新训练项目
农学
植物生产类
二年期
B、学生来源于教师科研项目选题
张大勇
指导教师
一、 研究目标
发掘具有显著提高作物抗逆性（以干旱和黄萎病）功能的新型生物多肽，阐明其分子作用机制，并研发具有应用前景的肽基植物免疫诱抗剂原型，为绿色农业发展提供核心技术储备。
1. 资源挖掘与鉴定目标：建立高通量筛选体系，从特定资源库（基因组、植物内生菌或极端环境微生物）中鉴定出不少于3个具有显著抗旱或抗病活性的先导生物多肽。
2. 机制解析目标：针对1-2个最优多肽，综合利用分子生物学、细胞生物学及组学技术，揭示其作用的初级受体及下游关键信号通路，阐明其激活系统抗性的分子基础。
3. 功能验证与优化目标：在模式植物拟南芥和重要粮食作物（水稻/玉米）中，验证先导多肽在盆栽和田间模拟条件下的抗逆功效，并通过肽链工程改造，获得1个稳定性更高、活性更强的优化多肽变体。
4. 产品原型开发目标：基于优化多肽，研制1-2种肽基免疫诱抗剂的可湿性粉剂或水剂原型，完成初步的毒理学和环境安全性评价。
二、 研究内容
内容一：抗逆生物多肽的高通量发掘与功能筛选
1.多肽资源库构建
收集植物内生菌、根际微生物及公开数据库中的候选多肽序列，构建虚拟与实体多肽库。
2. 高通量活性筛选体系建立
利用水稻/拟南芥-纹枯病菌/灰霉菌体系，在幼苗期进行多肽预处理后接种病原菌，通过病害指数统计筛选能降低病情的多肽。利用甘露醇模拟干旱胁迫，在培养基上筛选能显著促进根系生长或维持幼苗存活率的多肽。
2.先导多肽鉴定与合成
对筛选出的活性多肽进行一级结构鉴定，并通过固相合成法进行化学合成，以供后续研究。
内容二：先导多肽作用机制的深度解析
1. 受体识别机制探究
利用拟南芥T-DNA插入突变体库，筛选对多肽不敏感的突变体，通过图位克隆等技术鉴定潜在的受体激酶。采用体外Pull-down、表面等离子共振、免疫共沉淀等技术，验证多肽与候选受体的直接互作。
2. 下游信号通路解析
利用荧光探针、化学发光法等检测多肽处理后细胞内的Ca2?流、ROS爆发及MAPK磷酸化水平变化。通过转录组测序，全面分析多肽处理前后，抗逆相关基因（如PR基因、转录因子、抗氧化酶基因）的表达动态。利用激素信号通路突变体（如茉莉酸、乙烯、水杨酸通路缺陷体），分析多肽诱导的抗性是否依赖于这些通路。
3.表型与生理指标验证
测定经多肽处理的作物在胁迫下的生理指标，如脯氨酸、叶绿素含量、相对电导率、抗氧化酶活性等，将分子机制与表型紧密关联。
内容三：多肽的稳定性优化与田间功效评估
1.多肽工程改造
针对先导多肽，进行环化、D-氨基酸替换、关键位点定点突变等修饰，以提高其对抗蛋白酶降解的能力和稳定性。
2.剂型研制与递送技术探索
研究多肽与可生物降解纳米材料（如壳聚糖纳米粒）的复合，开发能提高叶面附着和渗透性的递送系统。
3.温室与田间模拟试验
在可控环境温室和人工气候室中，模拟干旱和病害发生条件，系统评估优化后多肽制剂对作物产量和品质的影响。
三、 预期成果
1. 论文与知识产权
在国内外高水平学术期刊上发表研究论文1-2篇。申请国家发明专利2-3项，涵盖新型抗逆多肽序列、其应用方法以及优化多肽变体。
2. 技术成果与产品原型：
获得3-5个具有自主知识产权的高活性抗逆生物多肽。研制出1-2种肽基植物免疫诱抗剂原型，并完成初步的制剂配方和中试生产工艺流程。
3. 人才培养与平台建设：
培养一支在农业生物技术、分子生物学和合成生物学领域的交叉学科研究团队。建立一套国际先进的“多肽发掘-机制解析-应用开发”一体化研发平台。
招募成员要求
熟悉生物信息学、分子生物学技术，每年投入3个月时间。