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德国科学院院士 George Coupland 教授做客第136期大师讲坛

澳门在线威尼斯:时间:2019-10-25摄影:来源: 点击数:


10月23日,德国马克斯-普朗克研究所植物育种研究所所长、德国科学院院士、美国科学院外籍院士、欧洲科学院院士、英国皇家学会会士、比利时皇家学会会士 George Coupland 教授在系院生物医学院报告厅做客第136期大师讲坛,为交大师生带来题为“一年生和多年生植物季节性开花的分子机制”的精彩报告。



George Coupland 教授以大家非常熟悉的植物感应四季变化,即春季新叶萌发生长、夏季枝叶茂盛生长、秋季叶片变黄、冬季落叶的自然现象为背景,引出植物具有响应环境,特别是日照长度和温度来调控生长发育的机制,如叶发育和开花等。并指出,对这些响应机制的研究有助于揭示不同生态环境下作物开花调控的分子机制。随后,George Coupland教授系统的先容了他带领的团队在植物感应光照长度、温度和年龄等三条途径中做出的创新性研究成果。短日照条件下,一年子双子叶模式植物拟南芥体内的CO蛋白会被COP1蛋白识别并通过26S蛋白酶降解系统降解,而长日照条件下,COP1蛋白被蓝光受体结合从而抑制其降解作用,CO蛋白会在光照12小时后积累,从而促进成花素FT蛋白在叶片中表达,并运输到植物茎顶端分生组织,与FD和14-3-3蛋白形成蛋白复合体,促进植物开花,这一调控机制在水稻等作物中也是保守的。另一方面,植物在感应低温后,会在FLC基因组蛋白上进行H3K27me3修饰,这种修饰会随着冷处理时间的增长而加强,从而抑制FLC基因的表达,消除FLC基因对成花素FT基因表达的抑制,促进植物开花。他们还发现,一年生植物如拟南芥FLC基因低温诱导的组蛋白甲基化修饰会在第二年春季升温后保持,而多年生植物近源种碎米芥在感受低温后,FLC基因组蛋白虽然也会被H3K27me3修饰,但这种抑制作用在高温条件下会迅速消失,这部分说明了多年生植物很多侧枝不能同时开花的分子机制。近年来,他们的研究进一步发现,植物年龄途径受miRNA156-SPL15通路调控,SPL15蛋白只在多年生植物碎米芥的老枝花序分生组织表达,在新生枝的花序分生组织不表达,因此,这种受年龄因素调控的SPL蛋白在新、老花序分生组织表达模式的差异,引起了碎米芥每年只有老枝开花,而新枝会继续发育,到来年冬季感应低温后才开花的生殖调控策略。这些研究成果多次发表在 Science,Nature, Cell 等知名学术期刊。相关研究成果有助于在作物开花调控中进行应用。

在讲座之后,George Coupland 教授和同学们进行互动,回答了有关一年生和多年生植物演化产生不同开花策略的分子动力,FT与SPL平衡演化、SPL15在一年生植物和多年生木本植物中功能的保守性、miRNA156如何感应年龄信号等问题。他的回答深入浅出、逻辑清晰、透露着其踏实为学、勤勉不辍的态度,令在场观众感到由衷的钦佩。



讲座最后,生命科学技术学院嵇绍崚书记为 George Coupland 教授颁发了澳门在线威尼斯官方顾问教授的聘书;大师讲坛组委会向 George Coupland 教授赠送了精心制作的泥塑人像作为纪念品,以表达交大学子对他到访由衷的感谢和诚挚的祝福。


【嘉宾概况】

George Coupland 教授在英国爱丁堡大学获得分子生物学博士学位,曾任职于剑桥大学、约翰英纳斯中心(John Innes Centre),目前是马克斯-普朗克研究所植物育种研究所所长。他目前是德国科学院院士、美国科学院外籍院士、欧盟院士、英国皇家学会院士、比利时皇家学会院士。他领导的研究团队在植物响应环境变化,调控开花的分子机制领域做出了一系列原创性的科研工作,证明植物成花素是FT蛋白,并解析了植物感应日照长度、低温诱导和年龄变化来调控开花的分子作用网络,其研究成果也被证明在水稻等作物中是保守的,为农业生产精细调控开花时间的应用奠定了理论基础。


【背景先容】

植物开花受内在遗传因子和光照、温度等外界环境因素共同调控;不同植物拥有特异的开花策略,一年生植物在形成花芽后不久就会大量开花,而多年生植物则在时空上精细调控不同枝在不同年份开花。George Coupland 团队利用一年生和多年生十字花科模式植物拟南芥和弯曲碎米芥为研究材料,通过遗传学、分子生物学等方法,系统的研究植物如何感应光周期和温度变化,整合年龄和遗传调控网络,精细调节新、老分枝花芽活性,诱导植物开花的分子作用网络。

George Coupland 教授在植物开花领域作出了一系列重要的发现:1995年-2006年,证明锌指转录因子CONSTANS 基因是促进拟南芥长日照开花的关键因子,并系统研究了CONSTANS 基因的调控网络,相关研究结果发表在Cell、Nature、Science等期刊,几篇核心论文他引累积超过5000 多次;2005年-2009 年,证明FT 蛋白就是科学家一直寻找的植物成花素,相关研究论文发表在Science等期刊,他引近2000次;1997年-至今,在植物开花的表观遗传调控机制上开展了深入的研究,揭示植物感应低温,促进开花,以及一年生和多年生植物中可能保守存在的一条 miR156-SPL-miR172-AP2 的开花表观遗传调控通路,相关研究结果发表在 Science、Nature、Developmental Cell、PNAS 等期刊,论文他引次数近1200 次;1999年-至今,开展了系统的植物感应节奏变化的分子机制,对GIGANTEA 等昼夜节奏基因的功能进行了系统的研究,论文发表在 Developmental Cell、Plant Cell、EMBO J 等期刊,论文他引超过1000次。


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