细胞分化与器官发生是植物生长发育的基础,决定了组织器官的结构和植物个体的多样性,是植物科学研究的核心科学问题,与作物的重要农艺性状的控制密切相关。本群体在本所原有基础上形成了"细胞分化和器官发生"整体研究方向,具有自己的学术特色。成员通过密切合作,在植物开花、干细胞维持和花粉极性生长等方面取得了一系列系统性的研究成果。近5年来在EMBO J,Curr Opin Plant Biol, MCP,Plant Cell和Plant J 等国际知名期刊发表论文50余篇。群体拟努力在"植物干细胞维持分子机制","器官发生的环境调控"和"细胞极性建立与分化"等科学问题的研究取得重要创新性成果,努力在具有重要影响的国际学术刊物发表论文20篇以上,成为一支有国际影响力的研究团队。本群体的学术带头人和学术骨干包括6位研究员,年龄在46以下,其中 5位中国科学院"百人计划"入选者、3位国家杰出青年基金获得者。
cell differentiation;organogenesis;growth and development;gene;
本群体围绕着高等植物细胞分化与器官发生及其响应内源和环境信号的分子调控机制,从分子、细胞、组织和器官等多个层次探讨细胞分化和器官发生的分子机理,揭示细胞极性生长的基因调控网络与分子机制。主要成果如下(1)发现了两个控制水稻种子大小的新途径。发现水稻中F-box蛋白OsFBK12参与调控种子大小,发现由OsMIR396d-OsGRF6-OsGIF1-JMJ706四个基因组成的途径对水稻颖壳发育的调控机制;揭示了OsKinesin-13A具有微管解聚活性,调节皮层微管的正确排列,决定水稻籽粒外部稃片的正常发育,间接决定了内部颖果及食用胚乳的形状和大小。(2)发现水稻株型建成的新机理。证明由OsmiR444、MADS57、OsTB1及酯酶D14构成的网络对水稻分蘖数的调控机制;揭示了水稻中LIC基因与BR信号途径核心成员OsBZR1功能拮抗,在不同生理浓度区间协同调控BR信号平衡,影响水稻叶片夹角。揭示花芽启动和开花时间的调控机理。我们发现拟南芥亲环蛋白CYP20-2通过其脯氨酰顺反异构酶活性改变BZR1的构象,影响FLD的转录来控制开花时间;发现春化作用促进TaGRP2的糖基化修饰,春化诱导的凝集素VER2识别TaGRP2进而解除TaGRP2对春化主效基因VRN1的抑制。(3)深入解析了CLV3多肽形成和发挥作用的机制。得到CLE结构域中每个氨基酸功能贡献的全谱图;建立了研究小分子多肽激素功能的有效手段;证明CLV3多肽N端的特异性剪切是形成活性CLV3多肽所必需的;分析了EXO70A1参与多肽分泌的胞吐机制。(4)发现了几个调控器官大小的新基因。IDD亚家族蛋白通过调控器官内生长素的合成、运输和分布,协同调控植物器官的大小、形状和株型等;阐明了SMO2、SMO3和OSRs控制器官大小的细胞学基础;发现了4个植物特有的转录因子LBD16、LBD17、LBD18和LBD29是细胞脱分化的关键因子。(5)解析了花粉管中微丝细胞骨架动态转换机制。发现Formin3通过调控微丝的成核控制花粉管中微丝束形成,villin5和fimbrin5帮助形成微丝束等微丝高级结构;发现villin蛋白以及微丝解聚因子ADF在花粉管中通过切割和解聚微丝;(6)揭示了调控雄配子传递的新机制。证明OsDPF1能与钾离子转运蛋白相互作用,调节花粉管细胞的渗透压,影响雄配子体的传递。