华南农业大学博士生导师葛良法应邀来我校讲学

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摘要:js333.com,11月20日,应生命科学学院邀请,华南农业大学葛良法教授在生物报告厅作了研究生学术活动月首场学术报告。生命科学学院相关专业教师、研究生共200余人聆听了讲座。 细胞

js333.com,11月20日,应生命科学学院邀请,华南农业大学葛良法教授在生物报告厅作了研究生学术活动月首场学术报告。生命科学学院相关专业教师、研究生共200余人聆听了讲座。

细胞壁是植物细胞特征性结构之一,不仅在形态建成、器官发育及信号传导中发挥重要作用,还是植物直立生长、营养运输、抵抗病虫害及适应逆境的物质基础。此外,细胞壁构成地球上最丰富的可再生资源,为人们提供赖以生存的食物、日常用品、建筑材料和工业原料等。

葛良法以“控制豆科重要农艺性状关键基因的挖掘与功能研究”为题,以蒺藜苜蓿、紫花苜蓿和中国黄豆三种作物作为实验材料,讲解了在对植株器官建成及大小的关键基因BS1、叶型决定基因PALM1以及根尖重力反应的基因NGR突变后性状表现,以及这些基因的克隆、结构、功能及应用。报告为研究基因的结构、功能以及高水平学术论文的发表提供了很好的思路。

乙酰化是一种广泛存在于植物细胞壁上的修饰形式,介导分子间交联构建有功能的细胞壁高级结构,从而成为调节植物生长发育的重要因子。研究发现,细胞壁上乙酰化修饰的丰度及分布在不同植物及不同发育阶段被严格调控,表明该修饰的重要性。近年来已有少数多糖乙酰基转移酶被发现,使其成为植物学研究领域的学科前沿。植物要维持细胞壁上一定的乙酰化水平和分布,势必还需有乙酰酯酶的存在,但细胞壁合成去乙酰化酶一直未被发现。

报告结束后,葛良法教授与在场师生进行了互动交流,并对学生的踊跃提问进行了耐心细致的解答。

中国科学院遗传与发育生物学研究所周奕华研究组与储成才研究组利用分子遗传学、生物化学和细胞生物学等手段,发现了一个能负调控木聚糖乙酰化水平的酶。水稻脆鞘突变体bs1具有脆鞘、矮生等表型。图位克隆发现BS1基因编码一个GDSL酯酶家族(Plant GDSL lipase/esterase-like family)成员,定位于多糖“合成工厂”高尔基体上。通过对野生型和突变体细胞壁成分与结构进行深入细致的植物化学分析发现,bs1突变体细胞壁中总乙酰酯含量升高,且差异来自水稻中最主要的半纤维素木聚糖。核磁共振分析进一步明确了突变体中乙酰化修饰变异的位置。重组BS1蛋白具有特异的木聚糖乙酰酯酶活性,反应产物得到了液相质谱和核磁共振分析的验证,表明BS1确为木聚糖乙酰酯酶。BS1在富含次生壁的维管束和厚壁组织中高表达,影响木质部导管的结构,进而影响植株形态和粒重等农艺性状。

葛良法,博士,华南农业大学教授,博士生导师。主要研究领域为豆科作物和牧草中控制重要农艺性状关键基因的挖掘和豆科作物的遗传改良。代表性成果包括:1.克隆到了控制植物根系结构和根尖重力反应的基因NGR(相关论文在F1000上受到了高度评价);2.克隆到了控制豆科作物器官建成及大小的关键基因BS1,并对之作了深入的功能与应用研究;3.克隆和解析了叶型决定基因PALM1、PHAN等基因。研究成果发表在PNAS、Nature Plants、Plant Physiology等著名国际杂志。获得两项中国专利,一项美国专利和一项国际专利,参编著作《Polar Auxin Transport》由施普林格出版社出版。

这项研究不仅发现细胞壁乙酰化修饰存在去乙酰化过程,也第一次提出了细胞壁乙酰化修饰调控的新理论、即“双向调控”理论,还赋予了GDSL酯酶这一类古老超家族中大量功能未知蛋白新的功能。除了理论上的突破外,该研究js333.com 1揭示了细胞壁乙酰化修饰调控对细胞壁功能维持的重要性,为水稻等作物高产优质分子设计育种提供了新的基因资源和理论基础。

(生命科学学院 邓传良 李晓波)

这项成果于3月3日在《自然-植物学》杂志发表(DOI: 10.1038/nplants.2017.17),同期还发表了美国劳伦斯伯克利国家实验室教授Henrik V. Scheller为该文写的专评文章,认为“该文给人们带来很多惊喜”。

该文通讯作者是周奕华和储成才,周奕华研究组副研究员张保才、博士生张兰军和储成才研究组的博士毕业生李峰为共同第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金委、科技部和中国科学院先导专项和青促会的资助。

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图1. BS1是木聚糖去乙酰酯酶,调控乙酰化水平和次生壁结构与功能

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