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《分子遗传学专题》之十

2012-11-26 14:09:49 来源：作者：Admin 管理员：浏览量：

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时间：周五（11月30日）13:30 地点：一教

题目：赤霉素信号传导与植物生长发育调控机制

授课人简介：傅向东，博士，研究员，博士生导师

1991年获武汉大学生物系学士学位，1994年获中国科学院武汉植物所硕士学位。1996-1997年在英国John Innes Centre应用遗传系做访问学者。1998-2000年在英国John Innes Centre作物遗传系，获浙江大学和John Innes Centre联合培养博士。2001-2005年在John Innes Centre细胞与发育生物学系做博士后。2005年入选中国科学院"百人计划"，获2005年度国家杰出青年科学基金资助。

研究方向：植物激素调控植物生长发育的分子机理。主要以水稻和拟南芥为材料，解析赤霉素信号转导途径及其调控植物生长发育和开花的分子机制，研究水稻穗发育和穗型形成的分子调控网络，利用分子设计培育水稻高产新品种。

具体研究内容包括：

1， 赤霉素作用的分子机理与信号转导

以拟南芥来研究赤霉素信号转导途径及其调控植物形态建成和开花的分子机制。赤霉素信号转导途径的关键元件－DELLA蛋白（GRAS家族蛋白）阻遏植物生长发育，赤霉素促进植物生长是通过26S Proteasome蛋白质降解途径特异性降解DELLA蛋白, 从而实现去阻遏。利用遗传筛选、蛋白互作以及基因芯片等分析手段，分离并鉴定赤霉素信号传递途径的新成员，通过分子遗传、细胞生物学和生物化学等手段来研究这些基因的功能，使我们进一步了解赤霉素作用的分子机理。水稻 "绿色革命"基因（sd1）是赤霉素生物合成途径的一个关键酶, 小麦"绿色革命"基因（Rht1）是赤霉素信号转导途径的DELLA蛋白本生。利用拟南芥对赤霉素调控植物生长发育的研究，目的在于认识分子机理的基础上，建立水稻小麦等农作物遗传改良的分子设计育种新体系。

2， 水稻穗发育和穗型形成的分子调控

水稻高产稳产历来是育种追求的最终目标之一，然而水稻产量由分蘖数、穗粒数、粒重等多种农艺性状决定，是多个基因和环境协同控制的复杂数量性状，尤其水稻穗部对产量形成影响很大。水稻穗发育和穗型形成涉及到水稻SAM活性、侧生器官的形成及其生长发育调控等十分复杂的生物学基本问题。通过QTL遗传分析和系列穗型突变体，鉴定和克隆影响穗发育和穗型的基因。重点阐明花器官形成、枝梗发育和穗粒数数目决定的关键调控基因及其信号转导途径，阐明水稻穗型和产量形成的分子调控网络。

3， 植物激素和环境应答的互作与根系形态建成

植物生长发育受内源激素、生长环境和营养的影响。三者互作共同调控植物的生长发育、形态建成及开花等过程，但对植物发育和环境适应的互作机理的认识还非常有限。我们实验室以拟南芥根系发育为研究对象，分离与鉴定根生长发育和环境（如：盐和低磷胁迫）应答的突变体，克隆并研究其基因功能。重点研究不同激素间的互作对植物根生长发育的调控，以及受（或对）环境应答的影响，阐明植物根系发育适应环境过程中激素和环境互作的分子机理。

近期发表的主要论文

Wang S, Wu K, Yuan Q, Liu X, Liu Z, Lin X, Zeng R, Zhu H, Dong G, Qian Q, Zhang G, Fu X*.Control of grain size, shape and quality by OsSPL16 in rice. Nature Genetics. 2012 Jun 24;44(8):950-4.

Li S, Liu Y, Zheng L, Chen L, Li N, Corke F, Lu Y, Fu X, Zhu Z, Bevan MW, Li Y. The plant-specific G protein γ subunit AGG3 influences organ size and shape in Arabidopsis thaliana. New Phytologist. 2012 May;194(3):690-703.

Gao XH, Xiao SL, Yao QF, Wang YJ, Fu XD*. An updated GA signaling 'relief of repression' regulatory model. Molecular Plant. 2011 Jul;4(4):601-6.

Wu J, Kong X, Wan J, Liu X, Zhang X, Guo X, Zhou R, Zhao G, Jing R, Fu X*, Jia J*. Dominant and pleiotropic effects of a GAI gene in wheat results from a lack of interaction between DELLA and GID1. Plant Physiology. 2011 Dec;157(4):2120-30.

Wang F, Zhu D, Huang X, Li S, Gong Y, Yao Q, Fu X, Fan LM, Deng XW. Biochemical insights on degradation of Arabidopsis DELLA proteins gained from a cell-free assay system. Plant Cell. 2009 Aug;21(8):2378-90.

Huang X, Qian Q, Liu Z, Sun H, He S, Luo D, Xia G, Chu C, Li J, Fu X*. Natural variation at the DEP1 locus enhances grain yield in rice.Nature Genetics, 2009, 41(4):494-497.

Feng S, Martinez C, Gusmaroli G, Wang Y, Zhou J, Wang F, Chen L, Yu L, Iglesias-Pedraz JM, Kircher S, Schafer E, Fu X, Fan L, Deng X.Coordinated regulation of Arabidopsis thaliana development by light and gibberellins. Nature, 2008, 451(7177):475- 479.

Liu B, Wu Y, Fu X, Qian Q. Characterizations and molecular mapping of a novel dominant semi-dwarf gene Sdd(t) in rice (Oryza sativa). Plant Breeding, 2008, 127(2):125-130.

Gao X, Huang X, Xiao S, Fu X*. Evolutionarily conserved DELLA mediated gibberellin signaling in plants. J. Integrative Plant Biology, 2008, 50(7):825-834.

Jiang C, Gao X, Liao L, Harberd NP, Fu X*. Phosphate-starvation root architecture and anthocyanin accumulation responses are modulated by the GA-DELLA signaling pathway in Arabidopsis. Plant Physiology, 2007, 145: 1460-1470.

Jiang C and Fu X*. GA action: turning on de-DELLA repressing signaling. Current Opinion in Plant Biology. 2007, 10(5): 461-465.

Achard P, Liao L, Jiang C, Desnos T, Bartlett J, Fu X*, Harberd NP*. DELLAs contribute to plant photomorphogenesis. Plant Physiology, 2007, 143(3): 1163-1172.

Luo A, Qian Q, Yin H, Liu X, Yin C, Lan Y, Tang J, Tang Z, Cao S, Wang X, Xia K, Fu X, Luo D and Chu C. EUI1, encoding a putative cytochrome P450 monoxygenase, regulates internode elongation by modulating gibberellin responses in rice. Plant Cell Physiology, 2006, 47:181-191

Fu X, Richards DE, Fleck B, Xie D, Burton N, Harberd NP. The Arabidopsis mutant sleepy1^gar2-1 protein promotes plant growth by increasing the affinity of the SCF^SLY1 E3 ubiquitin ligase for DELLA protein substrates. Plant Cell, 2004, 16(6):1406-1418.

Cheng H, Qin L, Lee S, Fu X, Richards DE, Cao D, Luo D, Harberd NP, Peng J. Gibberellin regulates Arabidopsis floral development via suppression of DELLA protein function. Development, 2004, 131(5):1055-1064.

Fu X and Harberd NP. Auxin promotes Arabidopsis root growth by modulating gibberellin response. Nature, 2003, 421:740-743.

Fu X, Richards DE, Ait-Ali T, Hynes LW, Ougham H, Peng J, Harberd NP. Gibberellin mediated proteasome dependent degradation of the barley DELLA protein SLN1 repressor. Plant Cell, 2002, 14(12):3191-3200.

Fu X, Sudhakar D, Peng J, Richards DE, Christou P, Harberd NP. Expression of Arabidopsis GAI in transgenic rice represses multiple gibberellin responses. Plant Cell, 2001, 13(8):1791-1802.