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12月20日 朱玉贤教授报告 第三期水木清华生命科学讲座系列
发布时间：2012-12-12关键字：第三期水木清华生命科学讲座系列
棉纤维细胞伸长机制研究
朱玉贤，北京大学教授，博士生导师，蛋白质与植物基因研究国家重点实验室主任。1989年12月在美国康奈尔大学植物科学系获得博士学位，1991年6月回国后一直在北京大学生命科学学院从事植物功能基因组学、特别是棉纤维发育的分子机理研究。1997年获得国家自然科学基金委“杰出青年科学基金”，2003－2009年是国家自然科学基金委“创新研究群体”召集人。先后在包括世界权威性科学刊物《Plant Cell》、《PNAS》、《Curr Opin Plant Biol》、《Mol Cell Proteomics》、《Nucl Acid Res》、《Plant Physiol》等杂志上发表SCI收录的学术论文80余篇。获得国家授权发明专利8项，有关棉花纤维伸长机制的部分成果于2011年获得国家自然科学二等奖，2012年获得何梁何利科技进步奖。
Speaker：Prof. Yuxian Zhu
摘要：
衣锦还乡是我国民间的一个传统命题，也从侧面反映了衣着品质对人生的影响。长期以来，棉纤维平均跨长和比强度均较低这两个问题一直是制约我国棉纤维品质和棉花产业可持续发展的主要障碍。本课题组率先开展棉花功能基因组学研究，以陆地棉徐州142和它的无长绒无短绒突变体为实验材料，大规模分离、鉴定和研究棉花纤维伸长调控基因，点制了基因微阵列，获得了纤维伸长时期的基因表达谱。利用自主开发的KOBAS生物信息软件将微阵列上的2914个基因定位于168个代谢途径，将778个棉花纤维特异表达的基因中的162个定位于102个代谢途径。发现指导乙烯生物合成的4个ACO基因中有3个在纤维发育期间特异性高调表达，是纤维伸长过程中最显著上调的代谢途径。在野生型陆地棉胚珠中检测到高含量的乙烯，而培养同样时间的棉花幼苗不产生乙烯，表明伸长期的纤维细胞确实合成了大量乙烯。用乙烯处理体外培养的野生型胚珠，发现纤维细胞的长度与加入的乙烯量呈正相关，而外源施加乙烯合成抑制剂AVG则显著抑制纤维细胞的伸长。进一步研究发现，外加饱和VLCFA（C24:0）能够显著促进纤维细胞伸长，外加VLCFA合成抑制剂ACE则显著抑制纤维细胞伸长。外加C24:0能够迅速诱导ACO基因的表达，伴随ACO基因表达的高调，检测到的乙烯释放量迅速增；而乙烯处理不能诱导KCS及其它VLCFA合成相关基因的表达。乙烯能部分恢复ACE对纤维伸长的抑制作用，而C24:0不能抵消AVG的抑制作用，表明VLCFA在乙烯的上游发挥作用。利用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）和代谢组学方法对不同棉花材料中的脂肪酸组分进行测定分析，发现开花7天的纤维材料中总VLCFA含量是开花7天野生型或fl突变体胚珠中的3-5倍。蛋白质组学研究发现，乙烯和VLCFA信号都能促进果胶多糖合成关键酶的表达和积累，表明受乙烯信号调控的果胶多糖生物合成可能是纤维细胞初生壁合成和纤维伸长的限速步骤。超长链脂肪酸通过调控植物激素乙烯的生物合成显著促进棉纤维伸长，是目前国际上关于VLCFA作为植物信号分子的首次报道，为全面阐明纤维细胞的伸长机制提供了重要线索，为通过调节植物代谢来控制棉纤维发育、提高我国棉花的产量和品质提供了新思路。此外，我们还根据对棉纤维伸长的研究提出了线性细胞伸长发育的综合模式。
Host: Prof. Daoxin Xie
Date: 4:00-5:00pm, Dec. 20(Thursday)
Venue: 143, New Biology Building
