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植物基因组学国家重点实验室年报 2010

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中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院微生物研究所

植物基因组学国家重点实验室

年报

2010

ANNUAL REPORT 2010

STATE KEY LABORATORY OF PLANT GENOMICS

Institute of Genetics and Developmental Biology

Institute of Microbiology

Chinese Academy of Sciences


0

目录

一．研究工作进展 ................................................................................................................... 1

基因表达调控和植物生物技术（方荣祥课题组）.........................................................1

与植物重要农艺性状相关基因的结构和功能研究（夏桂先课题组）.........................8

RNA 沉默和植物抗病机制（郭惠珊课题组） ............................................................. 11

植物对病原微生物的识别及信号转导（邱金龙课题组）...........................................15

水稻分化发育和抗病性的功能基因组研究（朱立煌课题组）...................................17

植物对非生物胁迫应答调控的分子机制（陈受宜课题组）.......................................21

水稻理想株型基因的克隆与功能研究（李家洋课题组）...........................................24

细胞分裂素信号转导和植物细胞的程序性死亡（左建儒课题组）...........................28

植物比较基因组学研究（陈明生课题组）...................................................................31

植物分子细胞遗传（程祝宽课题组）...........................................................................35

高等植物表观遗传学研究（曹晓风课题组）...............................................................39

茉莉酸的生理功能及作用机理研究（李传友课题组）...............................................45

植物胁迫信号传导的分子机制（谢旗课题组）...........................................................48

植物遗传工程研究（朱祯课题组）...............................................................................51

植物基因表达调控（储成才课题组）...........................................................................56

生物信息学和系统生物学（王秀杰课题组）...............................................................61

乙烯信号传递与植物胁迫和生长发育反应（张劲松课题组）...................................65

植物细胞壁形成及其生物学功能研究（周奕华课题组）...........................................68

植物天然产物代谢（王国栋课题组）...........................................................................73

北方粳稻耐逆性的分子设计和新品种选育（姚善国课题组）...................................75

二．队伍建设和人才培养 ..................................................................................................... 77

三．开放交流与运行管理 ..................................................................................................... 77

（一）开放交流...............................................................................................................77

（二）国内外学术活动...................................................................................................78

（三）实验室大型仪器平台...........................................................................................95

四．科研成果 ......................................................................................................................... 96

（一）论文.......................................................................................................................96

（二）论著.....................................................................................................................102

（三）专利.....................................................................................................................102

（四）奖励.....................................................................................................................105

五．承担课题、国际合作 ................................................................................................... 106

（一）承担国家或部门课题.........................................................................................106

（二）合作项目............................................................................................................. 112

附录 ....................................................................................................................................... 113

（一）组织结构............................................................................................................. 113

（二）实验室组成......................................................................................................... 114

（三）实验室设立的开放课题..................................................................................... 117

（四）2009 年学术委员会纪要.................................................................................... 118


1

一．研究工作进展

基因表达调控和植物生物技术（方荣祥课题组）

Regulation of Gene Expression and Plant Biotechnology

(Professor Rongxiang Fang)

（一）研究进展

1．野油菜黄单胞菌转录因子XerR调控xccR/pip遗传位点表达机理

野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris pv. campestris, Xcc）作为一种模式致病菌，

能够侵染多种十字花科植物并导致黑腐病。我们前期的研究结果表明，xccR/pip是与Xcc

致病相关的遗传位点，脯氨酸亚氨基肽酶PIP作为Xcc一个新的致病因子，其表达在寄主

植物中受上游群体感应调节因子同源蛋白XccR的诱导。为进一步阐明xccR/pip遗传位点

利用植物信号调控致病性的机理，我们筛选了xccR/pip遗传位点表达的上游调控因子，并

研究了其调控方式及与植物相互作用的模式。

在xccR启动子融合gusA报告基因的同源重组菌株Xcc 8177的基础上，构建了EZ-Tn5

转座子突变体库，筛选到两个xccR/pip表达的抑制子，XerR和XerS。XerR属于细菌NtrC

同源蛋白，在丰富培养基中，XerR通过磷酸化的作用抑制下游xccR基因的表达，磷酸化

相关位点定点突变后，下游xccR启动子的表达较Xcc 8177均提高2倍左右；纯化的

MBP-XerR蛋白不仅可以直接和xccR启动子探针结合，而且能够被高能磷酸基团乙酰磷酸

锂钾磷酸化，磷酸化的MBP-XerR结合探针的效率提高4倍。遗传上位性的交叉互补实验

显示，从突变体库中筛选到的另一个突变体蛋白XerS是XerR在细菌体内可能的磷酸化供

体，在XerS突变体中超表达XerR能够抑制xccR的表达，而在XerR突变体中超表达XerS不

能够抑制xccR的转录水平。

将细菌注射到宿主植物甘蓝中，超表达XerR的菌株的xccR和pip的转录水平与野生型

相似，与在培养基条件下两基因的转录水平相比，分别提高了的2倍和7倍。体外结合实

验结果表明，XerR对xccR/pip表达的去抑制可能是由于植物信号的参与，植物中分子量小

于1KD的水提取物解离了XerR蛋白和DNA的相互作用，随着提取物浓度的增加，XerR蛋

白与DNA的结合强度逐渐减弱。然而同样的提取物却增强了MBP-XccR与pip启动子DNA

序列的结合效率。

基于以上结果，我们推测在长期进化过程中，xccR/pip 遗传位点形成了一类通过跨

界感应植物信号分子的独特的群体感应信号转导机制（图 1），即细菌适应植物的生存

环境，并最终达到细菌致病的目的。


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1. The mechanism of regulation of the pathogenicity-related xccR/pip locus of

Xanthomonas campestris pv. campestris by XerR

Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) is the causal agent of black rot disease of

cruciferous plants and has been used as a model in the study of microbe-plant interactions.

Our previous results showed that XccR, a LuxR-type regulator of Xcc, activates the

downstream proline iminopeptidase virulence gene (pip) in response to some host plant

factor(s). Here we report the regulatory mechanism of the xccR/pip locus by upstream genes

and their interaction with the host plant.

We discerned two factors XerR (XccR expression-related, regulator) and XerS (XccR

expression-related, sensor) as the repressors of transcription of the xccR/pip locus by

screening transposon mutants of the chromosomal xccR-P/gusA report strain Xcc 8177. Our

study showed that XerR, an NtrC-type response regulator, directly binds to the xccR promoter

and represses the expression of the xccR/pip locus in culture medium. Genetic experiments

identified that phosphorylation-related residues played an important role in the repression

function of XerR because xccR transcription level in site-directed mutants were about 2-times

higher than that of the wild-type strain under culture conditions. In addition, purified

MBP-XerR protein could be phosphorylated in vitro by high energy phosphate compound,

lithium potassium acetyl phosphate, and the phosphorylated MBP-XerR increased the

binding affinity of the protein to DNA up to 4-fold compared to the non-phosphorylated

MBP-XerR. The genetic epistasis tests demonstrated that the two-component sensor XerS

acted upstream of XerR in the regulation pathway because the XerS-overexpressing plasmid

could not inhibit xccR transcription in the xerR-mutated strain, while XerR-overexpressing

plasmid could do so in the xerS-disrupted strain.

Furthermore, we showed that when XerR-overexpressing Xcc cells were

vacuum-infiltrated into the host cabbage, the expression levels of xccR and pip were similar

to those of the wild type Xcc cultured in planta and in medium, and 2-fold and 7-fold higher,

respectively, than the cells grown in culture medium. Gel-mobility shift experiments revealed

that it was the plant material with molecular weights less than 1KD that abolished the XerR

binding to the xccR promoter in a dose-dependent manner. On the other hand, the same

material intensified the binding of MBP-XccR to the luxXc box in the pip promoter.

Taken together, our results add XerR as a new layer of the regulation mechanism

controlling the expression of the virulence-related xccR/pip locus in response to plant signal(s)

(Fig. 1). Besides, our results provide clues to identify plant signal molecules interacting with

XerR and XccR which promote the adaptation of Xcc to the plant environment and enhance

its virulence finally.


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图 1 XerR/XccR/PIP 调控模型 S1，S2 表示可能的植物信号；OM 和 IM 表示细菌的外膜和内膜。

Fig. 1 A working modle for expression regulation of XerR/XccR/PIP cascade. S1,S2: possible signals from the host plant.

OM and IM: the outside and inside membrane.

2．顺式编码反义 RNA PdrA 和杂合组氨酸激酶 SreS 协调调控野油菜黄单胞菌的胁迫

反应和叶酸代谢

非编码 RNA 以及由组氨酸激酶和反应调节蛋白组成的双组分信号转导系统是两个

调控细菌基因表达的重要分子机制。在对同一代谢途径进行调控的过程中，二者整合，

协调发挥作用。其中，顺式编码反义 RNA 作为一类细菌非编码 RNA，发现时间晚，对

其代谢过程及功能调控机制的研究较少，即使在模式生物大肠杆菌中此方面的研究也相

当匮乏。杂合组氨酸激酶则是原核生物双组分信号转导系统的特殊组成成分，具有感受

外界环境刺激，调控生理生化反应和细胞行为的重要功能。在对野油菜黄单胞菌（Xcc）

杂合组氨酸激酶的系统突变研究中，我们通过 RT-PCR 发现杂合组氨酸激酶基因 sreS、

参与叶酸合成代谢的 6-羟甲基-7,8-二氢喋呤磷酸化酶基因 hppK 和喋啶还原酶基因 pdr1

的反义序列位于同一操纵子中（图 2），由于 pdr1 与 sreS、hppK 的转录方向相反，推测

存在 pdr1 反义 RNA（PdrA）的转录。进一步的 RT-PCR 和 Northern blot 分析证实了该

顺式编码反义 RNA PdrA 的存在（图 2）。对 sreS 的研究表明：(a) SreS 包含 1 个 H-box

和 2 个 REC 结构域。高盐胁迫下 sreS 基因的读框内删除突变体生长速度较野生型显著

下降，而在该突变体中过量表达 hppk 基因则能够部分恢复其生长，表明 SreS 和 HPPK

之间存在调控关系，且叶酸可能参与了细菌细胞的高盐胁迫反应；（b）体外自磷酸化实

验和点突变分析证实 SreS 具有体外自磷酸化活性；Northern blot, qRT-PCR 和 Western

blot 分析证明高盐浓度胁迫下 SreS 正调控 HPPK 蛋白的表达，并且发挥重要调控功能

的是 H-box 和 REC1 结构域中的 His 和 Asp1 磷酸化位点，REC2 结构域中的 Asp2 位点

突变后则不影响 HPPK 的表达；(c) SreS 及其磷酸化以正反馈方式调控 sreS-hppK-PdrA

RNA 操纵子的转录，从而进一步加强了调控系统应对高盐胁迫的效率。由于 HPPK 和

Pdr1 是叶酸合成中的关键酶，而叶酸作为一碳单位的供体在氨基酸转化、蛋白合成及

DNA 的合成等方面具有重要作用，因此我们推测 SreS 能够直接感应或间接接受盐胁迫

信号，通过调控 HPPK 和 PdrA RNA 的表达，间接调控 Pdr1 的表达，进而影响了细胞

内叶酸的代谢并导致细胞内核酸合成和细菌细胞分裂的紊乱。上述研究将在叶酸代谢及

细胞耐盐胁迫反应之间建立联系，并且鉴定分析影响叶酸代谢关键调控因子的功能。在

此基础上，我们将进一步从双组分信号系统和反义 RNA 两方面入手，分别研究 SreS 调


4

控 HPPK 和 PdrA 表达，以及 PdrA 调控 Pdr1 表达的分子机制，阐明二者在细胞叶酸代

谢中的功能及互作关系。研究结果将为理解细菌基因调控的信号整合机制做出贡献。

2．Coordinated regulation by the hybrid histidine kinase SreS and the cis-encoded

antisense RNA PdrA in folic acid metabolism and stress response in Xanthomonas

campestris pv. campestris (Xcc)

Non-coding RNAs and two-component signal transduction systems (TCSTSs) are

dominant regulatory mechanisms of bacteria. These two cascades are coordinated and

integrated in cells, especially during modulating a certain physiological process. Among them,

exceptional interest has been focused on the cis-encoded antisense RNAs recently, since they

were identified lately and less studied, even in the model bacterium Escherichia coli. The

hybrid histidine kinase (HyHK), a specific protein of the bacterial two-component signal

transduction system (TCSTC), plays an important role in signal sensing and regulation of

downstream genes’ expression. In systematic mutational analysis of Xcc hyhk genes, we

found by RT-PCR that sreS、hppK and the pdr1 antisense sequence are in the same operon

(Fig. 2), which implies the functional interaction among them. Interestingly, the

transcriptional direction of pdr1 is opposite to the other two genes, suggesting that there is an

antisense RNA (PdrA) which is co-transcribed with sreS and hppK to form a multi-cistronic

mRNA. The existence of this cis-encoded antisense RNA was then confirmed by the RT-PCR

and Northern blot (Fig. 2). Our recent results indicated that: (a) SreS is a multi-module

protein that contains an H-box and two additional REC domains. The growth rate of the sreS

in-frame deletion mutant decreases significantly than the wild type Xcc in NYG medium with

high salt concentration. Overexpression of hppK in this mutant could partially restore its

growth defect, suggesting that SreS regulates the expression of hppK; (b) in vitro

autophosphorylation assay and site mutagenesis proved that SreS is a typical HyHK; Nothern

blot, qRT-PCR as well as Western blot assays found that SreS up-regulates HPPK when the

bacterium was treated with high salt concentration. The His and Asp1 sites in H–box and

REC1 domains, respectively, seem to play critical roles in the up-regulation, but the Asp2 site

in the REC2 domain may not be involved in hppK regulation; (c) SreS modulates the

transcription of sreS-hppK-PdrA RNA operon by a positive feedback manner, which

promotes the efficiency in responding to salt stress. Previous studies indicated that HPPK and

Pdr1 act as crucial enzymes in folic acid metabolism which plays an essential role in

one-carbon transfer reactions, including diverse catalysis steps in DNA synthesis and cell

division. Therefore, we proposed a working model of which SreS senses the signal from salt

stress and then regulates the expression of HPPK and cis-encoded antisense RNA PdrA that

controls the expression of Pdr1. As a result, the bacterial folic acid metabolism is fine-tuned

in response to salt stress and finally influences the DNA synthesis and bacterial reproduction.

To prove this hypothesis, we will study the SreS and PdrA RNA functions to elucidate their

roles in signal perception, small RNA metabolism and regulation. This study will give us

deep insight into the regulatory mechanisms of TCSTSs and signal integration between

different bacterial signal transduction pathways.


5

图 2 sreS-hppK-PdrA RNA 操纵子结构的分析和 PdrA RNA 的验证

Fig.2 Operon organization of sreS-hppK-PdrA RNA and verification of PdrA RNA. (A) Gene localization and their

transcriptional directions. (B) RT-PCR assay of operon organization. RT represents the PCR products from a reverse

transcription reaction; –RT represents the negative control of which the reverse transcriptase is omitted in the RT

reaction; DNA represents the positive control using DNA, instead of RNA, as the PCR template. (C) Confirmation

of the cis-encoded antisense RNA by RT-PCR using primers specifically complement with the sense or antisense

RNA. (D) Confirmation of the cis-encoded antisense RNA by Northern blotting with the probe complementary to

the antisense RNA. NYGK: RNA extracted from bacterial cells in the rich medium NYG plus 667 mM KCl,

MMXK: essential medium plus 667 mM KCl.

3．F-box 蛋白基因调控水稻非生物胁迫反应、种子萌发和根的生长

F-box 蛋白在调控植物生长发育、激素信号转导、免疫反应以及应对多种非生物胁

迫等多方面起重要作用。先前的研究推测一个水稻 F-box 蛋白基因可能是 miR441 和

miR446 的靶标，我们命名该基因为 MAIF1(miRNA-regulated and abiotic stress-induced

F-box protein)。我们的研究发现，在正常生长条件下 MAIF1 主要在萌发的水稻种子中

表达，MAIF1 蛋白主要定位在细胞质膜和核。在 ABA 处理和非生物胁迫(冷害、干旱和

高盐胁迫)条件下， MAIF1 mRNA 的表达上调了，且主要发生在转录后水平。研究还发

现，植物激素 auxin、cytokinin 或蔗糖诱导 MAIF1 在根尖分生区表达（图 3），这种诱

导主要发现在转录水平。蔗糖的水解产物葡萄糖或果糖，其它二糖(如麦芽糖)以及渗透

胁迫都不诱导 MAIF1 表达，推测蔗糖可能是调控 MAIF1 表达的信号分子。进一步研究

MAIF1 的生物功能显示，过表达 MAIF1 降低了水稻对非生物胁迫的抗性，但促进水稻

种子的萌发和根的生长。我们结果提示信号分子蔗糖和植物激素 auxin、cytokinin 和

ABA 可能通过调控 MAIF1 协同控制水稻种子的萌发和根的生长。我们的结果还提示

MAIF1 可能通过调控水稻根的形态应对非生物胁迫。


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3. Overexpression of an F-box protein gene reduces abiotic stress tolerance and

promotes seed germination and root growth in rice

F-box proteins play crucial roles in various developmental processes, hormone signaling,

immune responses and adaptation to a variety of abiotic stresses. A previous study predicted

that a rice F-box protein gene might be a target of miR441 and miR446 which we named

MAIF1 (miRNA-regulated and abiotic stress-induced F-box protein). Our study found that

under normal conditions, MAIF1 expressed mainly in germinating seeds, and the MAIF1

protein was mainly localized in the plasma membrane and nucleus. MAIF1 expression was

induced rapidly and strongly at the posttranscriptional level by abscisic acid (ABA) and abiotic

stresses. MAIF1 expression was also induced at the transcriptional level in root tips by sucrose

(Fig. 3) and the plant hormones auxin and cytokinin, but not by sucrose’s hydrolytic hexose

products glucose and fructose. Functional examinations showed that overexpression of MAIF1

reduced rice tolerance to abiotic stresses and promoted rice seed germination and root growth.

These results suggest that MAIF1 is involved in multiple signaling pathways to regulate rice

seed germination and root growth. Growth restraint in plants is an acclimatization strategy

against abiotic stresses. Our results also suggest that MAIF1 plays a negative role in response

to abiotic stresses resulting in enhanced root growth.

图 3 蔗糖诱导MAIF1在根尖表达。MAIF1启动子－GUS融合基因的转基因水稻在蔗糖处理下GUS表达部位(B)，(A)

为未经处理的对照植株。

Fig. 3 MAIF1 expression was induced in root tips by sucrose. MAIF1 promoter-GUS transgenic rice plants were subjected to

sucrose treatment and GUS expression was detected in root tips (B), (A) untreated seedlings as a control.

（二）研究成果

论文：

1. Wang, L., Zhang, L., Geng, Y., Xi, W., Fang, R., and Jia, Y. (2010). XerR, a negative

regulator of XccR in Xanthomonas campestris pv. campestris, relieves its repressor

function in planta. Cell Res. (accepted)

A B


7

2. Zhang, F., Guo, H., Zheng, H., Zhou, T., Zhou, Y., Wang, S., Fang, R., Qian, W.,

and Chen, X. (2010). Massively parallel pyrosequencing-based transcriptome analyses

of small brown planthopper (Laodelphax striatellus), a vector insect transmitting rice

stripe virus (RSV). BMC Genomics 11: 303 doi:10.1186/1471-2164-11-303.

3. Yan, Y., Chen, X., Yang, K., Sun, Z., Fu, Y., Zhang, Y., and Fang, R. (2010).

Over-expression of an F-box protein gene reduces abiotic stress tolerance and promotes

root growth in rice. Molecular Plant (in press)

4. Yang, Y., Li, X., Yang, H., Qian, Y., Zhang, Y., Fang, R., and Chen, X. (2010).

Immunogenicity and virus-like particle formation of Rotavirus capsid proteins produced

in transgenic plants. Science in China (Series C) (accepted)

5. Wang, F., Wang, L., and Qian, W. (2010). Two-component signal transduction

systems and regulation of virulence factors in Xanthomonas: A perspective. Frontiers in

Biology (in press)

6. Ying, X., Dong, L., Zhu, H., Duan, C., Du, Q., Lv, D., Fang, Y., Garcia, J., Fang, R.,

and Guo, H. (2010). RNA-Dependent RNA Polymerase 1 from Nicotiana tabacum

Suppresses RNA Silencing and Enhances Viral Infection in Nicotiana benthamiana.

Plant Cell 22: 1358-1372.

7. 李沫, 贾燕涛, 方荣祥 (2010). 翻译后修饰可能影响黄瓜花叶病毒 2b 蛋白抑制子活

性及稳定性. 生物工程学报 (in press).

（三）研究队伍

固定人员：

方荣祥，钱韦，陈晓英，贾燕涛，张玉满，王莉

研究生：

李沫，张静玺，邓超颖，闞金红，张歌，谢传淼，郭萍，程寿廷，袁智惠

杨艳梅，颜永胜，梁宏，郭红艳，宋晓光，彭宝玉，张富杰，霍岩，王芳芳

Sadia


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与植物重要农艺性状相关基因的结构和功能研究（夏桂先课题组）

Identification and Characterization of the Plant Genes Controlling

Important Agronomic Traits

(Professor Guixian Xia)


1．棉花 GhTCP1 转录因子在纤维发育中的功能研究

棉花是世界上最重要的天然纤维作物。棉纤维是由胚珠表皮细胞高度同步化发育而

成的单细胞结构。棉纤维的发育分为起始期、伸长期、次生壁合成期和成熟期四个阶段，

其中纤维细胞的分化与棉花产量密切相关，而纤维在延伸阶段的发育则决定其长度品质。

GhTCP1 是通过棉纤维和棉花叶子的抑制扣除性杂交（SSH）分析获得的纤维特异表达基

因，编码含 bHLH 结构域的转录因子。GhTCP1 定位于细胞核，凝胶阻滞（EMSA）显示

该蛋白能够结合特异的保守 DNA 序列。GhTCP1 基因在棉花纤维的快速生长期特异表

达，其表达受到 IAA 调控。过量表达 GhTCP1 的转基因拟南芥植株矮小，萼片表皮毛的

数目明显增多且长度增加（如下图），并且该表型与表达量呈正相关。由此推测，GhTCP1

是棉花的一个重要转录因子，可能通过 IAA 介导的信号转导参与控制棉纤维的分化和伸

长。

1. Functional characterization of transcription factor GhTCP1 in cotton fiber

development

Cotton is the world’s most important natural textile fiber. Cotton fiber is a single,

elongated epidermal cell of the seed coat. Fiber development consists of initiation, elongation,

secondary wall deposition and maturation stages. The number of cells initiated from the seed

coat of cotton is directly related to lint yield, while fiber development during the elongation

phase determines the important fiber trait, the fiber length. In this study, a cDNA fragment

encoding a putative bHLH transcription factor was isolated by SSH (Suppression Subtractive

Hybridization) analysis of the cDNA libraries derived from cotton fibers and leaves.

Subcellular localization analysis demonstrated that GhTCP1 proteins were distributed in the

nucleus, and electrophoretic mobility shift assay (EMSA) showed that GhTCP1 bound to the

consensus DNA sequence. GhTCP1 gene is expressed specifically in developing fibers with

图 1 GhTCP1 过表达和野生型拟南芥植株的萼片表皮毛比较

(GhTCP1 过表达植株相比于野生型植株萼片表皮毛多且长)

Fig. 1 Trichomes on sepals of wild type and GhTCP1-overexpressing

Arabidopsis plant (transgenic plant possessed elongated

trichomes as well as increased trichome numbers on sepals)


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high expression in the rapid fiber elongation stage, and qRT-PCR revealed a response of

GhTCP1 to the plant hormone IAA. Transgenic Arabidopsis overexpressing GhTCP11

possessed highly elongated trichomes as well as increased trichome numbers on sepals (see

figure) but displayed dwarf growth and reduced cell length in other parts of the plants. This

phenotype alterations were positively correlated with the expression levels of the transgene,

suggesting that GhTCP1 affected the trichomes development and cell elongation processes in

transgenic plants. Taken together, these results suggest that GhTCP1 may play a critical role in

the transcriptional regulation of genes involved in fiber differentiation and elongation through

auxin-mediated signaling.

2. 大丽轮枝菌胁迫下海岛棉根部的蛋白组学分析

棉花黄萎病病原真菌大丽轮枝菌由棉花根部入侵，通过维管束传播而侵染植株的地

上部分，引起皮棉严重减产。迄今为止，在生产上尚无对棉花黄萎病免疫的品种和有效

的化学控制方法，分离抗病相关基因，将其导入棉花而改良品种抗性是应对棉花黄萎病

危害的有效途径之一。本研究对抗性海岛棉品种进行了假接种和大丽轮枝菌入侵接种，

提取接种后 1，3，5，7 天的根部蛋白并进行比较蛋白组学分析，旨在分离与棉花黄萎病

抗性相关的蛋白。通过双向电泳、MS/MS 分析、棉花 EST 数据库搜寻，共得到 69 个不

同功能分类的差异表达蛋白（上调 51 个，下调 18 个）。在 51 个上调表达蛋白中，防御

相关蛋白(22%)和胁迫相关蛋白(28%)占大多数，其余蛋白涉及初级和次级代谢、脂转运、

细胞骨架等。在 18 个上调表达蛋白中，初级代谢蛋白(44%)和胁迫相关蛋白(28%)占大多

数。通过对所分离蛋白的进一步分析，得到了与黄萎病抗性相关的几个新的线索：第一,

JA/ET 信号途径在大丽轮枝菌入侵时被诱导；第二，小分子 Bet v I 家族蛋白（PR10 和

未知 Bet v I 家族蛋白）和黄萎病抗病性高度相关；第三, 糖酵解途径在大丽轮枝菌入侵

时被抑制。本研究在蛋白水平对棉花黄萎病抗性进行了系统分析，增强了对棉花黄萎病

抗性的了解，为通过遗传工程方法改良棉花黄萎病抗性提供了依据。

2. Proteomic analysis of cotton roots upon infection with the wilt pathogen Verticillium

dahliae

Verticillium wilt of cotton is a vascular disease that causes serious loss of lint yield and

threatens most cotton producing areas. The pathogen Verticillium dahliae attacks the cotton

plant through its roots and invades the aerial parts of the plants systematically. To date, no

immune cultivars and chemical controls are feasible against this disease. Identification of

genes/proteins and generation of transgenic cotton plants with increased wilt resistance may

provide a promising approach to deal with this problem. In this study, a comparative

proteomic analysis between V. dahlia infected root taken after 1, 3, 5, and 7 days post

inoculation and its mock inoculated control was performed to identify disease response

proteins in G. barbadense with resistance to V. dahlia. By 2-DE combined with local EST

database-assisted MS/MS analysis, 69 differentially expressed proteins assigned to different

functional categories were identified, of which 51 were up-regulated and 18 were

down-regulated. Among the 51 up-regulated proteins, defense related (22%) and stress related

proteins (28%) occupy the major groups, accounting for 50% of the total proteins. The rest


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include proteins involved in primary and secondary metabolism, protein metabolism, lipid

transport and the cytoskeleton-related proteins. Among the 18 down-regulated proteins,

primary metabolism (44%) and stress-related proteins (28%) are in the majority. Several

novel clues regarding wilt resistance in G. barbadense are gained by proteomic study and

further transcriptional expression analysis. First, JA/ET signaling was highly activated in the

plants infected by V. dahliae as indicated by up-regulation of the component proteins in the

pathway and strong response to JA/ET signaling of seven identified genes at transcriptional

level. Second, expression of Bet v I family proteins including PR10s and other novel Bet v I

family proteins was significantly increased, transcriptional change of these Bet v I family

genes was earlier and stronger in V. dahlia challenged resistant cultivar, all indicating

Verticillium defense in G. barbadense was correlated with these low-molecular-weight

proteins. Third, glycolysis process was affected in the roots of the infected cotton plants as

evidenced by down-regulation of the related proteins. Collectively, these findings

significantly advanced our understanding of the mechanisms associated with V. dahlia

resistance in cotton. In addition, our study also provides important information for isolation

of candidate genes that can be used in genetic manipulation of wilt-resistance cotton plant.


论文：

1. Wang, J., Wang, H., Zhao, P., Han, L., Jiao, G., Zheng, Y., Huang, S., and Xia, G.

(2010). Overexpression of a profilin (GhPFN2) promotes the progression of developmental

phases in cotton fibers. Plant Cell Physiology 51(8): 1276–1290.

2. Gao, F., Zhou, B., Li, G., Jia, P., Li, H., Zhao, Y., Zhao, P., Xia, G., and Guo, H.

(2010). A glutamic acid-rich protein identified in Verticillium dahliae from an insertional

mutagenesis affects microsclerotial formation and pathogenicity. PLoS One (in press)


固定人员：

夏桂先，仲乃琴，王海云，王付欣

研究生：

赵丕明，王娟，武晓敏，王丽丽，韩利波，杨淳淋

博士后：

王苗英


11

RNA 沉默和植物抗病机制（郭惠珊课题组）

RNA Silencing and Dissection of Disease Resistance in Plant

(Professor Hui-Shan Guo)


1. 烟草 RDR1 在抗病 RNA 沉默途径的作用研究

继上一年度的抗病毒 RNA 沉默研究，我们发现 : 过表达有活性的烟草

RNA-dependent RNA polymerase 1(NtRDR1)基因的本明烟转基因植物表现出对病毒的高

度敏感。进一步实验证明: NtRDR1 具有双功能作用，一方面参与 SA 抗性作用，另一方

面抑制 RDR6-介导的抗病毒基因沉默。该工作已发表于今年的 The Plant Cell (Ying et

al.,2010)。

1. Functional analysis of Nicotiana tobacum RDR1 in antiviral silencing pathway

In antiviral silencing analysis, we obtain a surprising result that Nicotiana benthamiana

transformed with RNA-dependent RNA polymerase 1 from Nicotiana tabacum (Nt-RDR1) is

hypersusceptible to several viruses. Our results provide evidence supporting a dual role for

RDR1 in contributing to salicylic acid–mediated antiviral defense at the same time as it

suppresses RDR6-mediated antiviral RNA silencing. The research work has published in this

year in The Plant Cell (Ying et al., 2010)

2. 棉花黄萎病致病真菌 VdGARP1 基因的致病性和功能研究

棉花黄萎病是由土壤丝状真菌大丽轮枝菌（Verticilliu dahliae Kleb.）所引起的，是

一种土壤传播的维管束病害。黄萎病病菌侵染棉花根部后，菌体在导管内定殖，并大量

繁殖，刺激寄主细胞产生胶状物质及侵填体而堵塞导管，阻碍水分的运转，从而导致棉

株萎焉。在萎焉的棉花根部和茎部大量的菌丝胞壁增厚形成黑菌丝、缠结形成黑色微菌

核。目前，国内外对黄萎病致病菌的致病性的研究甚少。我们从构成棉花黄萎病病害的

病原－大丽轮枝菌入手，构建强致病生理型 V592 大丽轮枝菌突变体库，以研究大丽轮

枝菌的致病分子机制；探究大丽轮枝菌和植物的互作机理；为最终能运用 RNA 沉默技

术制备抗大丽轮枝菌棉花种质提供前期理论依据和重要的技术体系。T-DNA 插入突变

体发生不同生长发育形态的变化(图 1)。利用我们建立的实验室无伤接种法，对两千多

个突变体进行致病性检测，我们获得 8 个致病性改变的突变菌。对其中一个丧失致病性

的突变体进行 tail-PCR 序列分析发现，插入敲除基因是一个富含谷氨酸与任何其它已知

序列不同源的基因，被命名为 glutamic acid-rich protein (VdGARP1)。突变体（vdgarp1）

菌落菌丝发育发达、不产生黑色菌核。 VdGARP1 基因表达具有组织特异性，在菌丝表


12

达，不在菌核表达，应答不同的胁迫反应，而且棉花提取物能提供 VdGARP1 基因的表

达。但是，进一步研究发现，在极端营养贫瘠的条件下，黑菌核的发育不需要 VdGARP1

基因。综上所述，在正常营养条件下，VdGARP1 RNA 对感应胁迫促进菌核发生起重要

的作用，但是，后期菌核发育并不需要 VdGARP1RNA。

2. Pathogenicitic analysis of VdGARP1 gene from Verticillium dahliae

Verticillium dahlias Kleb. is a phytopathogenic fungus that causes wilt disease in a wide

range of crops, including cotton. The life cycle of V. dahlias includes three vegetative phases:

parasitic, saprophytic and dormant. The dormant microsclerotia are the primary infectious

propagules, which germinate when they are stimulated by root exudates. In this study, we

report the first application of Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation (ATMT) for

construction of insertional mutants from a virulent defoliating isolate of V. dahliae (V592).

Changes in morphology, especially a lack of melanized microsclerotia or pigmentation traits,

were observed in mutants (Figure 1). Together with the established laboratory unimpaired root

dip-inoculation approach, we found insertional mutants to be affected in their pathogenicities

in cotton. One of the genes tagged in a pathogenicity mutant encoded a glutamic acid-rich

protein (VdGARP1), which shared no significant similarity to any known annotated gene. The

vdgarp1 mutant showed vigorous mycelium growth with a significant delay in melanized

microsclerotial formation. The expression of VdGARP1 in the wild type V529 was

organ-specific and differentially regulated by different stress agencies and conditions, in

addition to being stimulated by cotton root extract in liquid culture medium. Under extreme

infertile nutrient conditions, VdGARP1 was not necessary for melanized microsclerotial

formation. Taken together, our data suggest that VdGARP1 plays an important role in sensing

infertile nutrient conditions in infected cells to promote a transfer from saprophytic to dormant

microsclerotia for long-term survival. Overall, our findings indicate that insertional

mutagenesis by ATMT is a valuable tool for the genome-wide analysis of gene function and

identification of pathogenicity genes in this important cotton pathogen.

不同生长发育形态的

T-DNA 插入突变体。A：

野生型菌落，b-f：突变体

菌落。

T-DNA insertion mutant

morphologies of V592 and

insertion identification. (a)

Colony morphology of wild

type V592 and (b to f)

different morphologies of

T-DNA insertion mutants.

图 1

Fig. 1


13


论文：

1. Ying, X., Dong, L., Zhu, H., Duan, C., Du, Q., Lv, D., Fang, Y., Garcia, J., Fang, R.,



Plant Cell 22: 1358-1372.




3. Chen, H., Zhang, Z., Teng, K., Lai, J., Zhang, Y., Huang, Y., Li, Y., Liang, L.,

Wang, Y., Chu, C., Guo, H., and Xie, Q. (2010). Up-regulation of LSB1/GDU3 impacts

geminivirus infection by activating the salicylic acid pathway. Plant J. 62: 12-23.

4. Liu, L., Zhang, Y., Tang, S., Zhao, Q., Zhang, Z., Zhang, H., Dong, L., Guo, H., and

Xie, Q. (2010). An efficient system to detect protein ubiquitination by agroinfiltration in

Nicotiana benthamiana. Plant J. 61: 893-903.

5. Teng, K., Chen, H., Lai, J., Zhang, Z., Fang, Y., Xia, R., Zhou, X., Guo, H., and

Xie, Q. (2010). Involvement of C4 Protein of Beet Severe Curly Top Virus (Family

Geminiviridae) in Virus Movement. PLoS ONE 5 (6): e11280. doi:10.1371/journal.

pone.0011280

6. Li, Y., Liu, X., Huang, L.,Guo, H., and Wang, X. (2010). Potential coexistence of both

bacterial and eukaryotic small RNA biogenesis and functional related protein homologs

in Archaea. J. Genet. Genomics 37: 493-503.

专利：

1. 郭惠珊，段成国，王春晗；一种培育抗黄瓜花叶病毒植物的方法；专利号 ZL

200710099649.3；授权日期：2010 年 7 月 21 日

2. 郭惠珊，周邦军；来自大丽轮枝菌的致病相关蛋白 VdGRP1 及其编码基因；申请号

2010101525475；申请日 2010 年 4 月 21 日（申请）


固定人员：

郭惠珊，董丽，房媛媛，段成国


14

研究生：

李焱，汪晶晶，陈中祺，应晓宝，周邦军，冯镭，朱慧，徐宁，房媛媛，赵盼

赵建华，赵云龙，张涛

博士后：

杨丽萍


15

植物对病原微生物的识别及信号转导（邱金龙课题组）

Pathogen Perception and Signal Transduction in Plants

(Professor Jinlong Qiu)


1. 水稻对稻瘟菌穿透抗性的遗传分析

稻瘟病是危害水稻生产最严重的病害之一，是由丝状子囊真菌Magnaporthe oryzae

引起的。稻瘟菌分生孢子主要随气流传播，粘附于水稻叶片后萌发产生芽管。芽管顶端

会形成附着胞，并于附着胞下方产生侵入钉穿透寄主表皮细胞后开始其侵染过程。因此，

穿透抗性是水稻抵抗稻瘟菌的第一道屏障，但是目前对水稻穿透抗性分子机制的认识还

非常有限。我们发现一个水稻突变体prm1（penetration resistance to Magnaporthe 1）对

稻瘟菌穿透抗性显著增强。在野生型水稻叶鞘细胞上，超过80%的稻瘟菌附着胞能穿透

寄主细胞；但在prm1上，只有不到20%的附着胞能穿透寄主细胞（图1A）。然而，prm1

对稻瘟菌的穿透后抗性没有改变，与野生型相似；表现在稻瘟菌通过伤口能侵染prm1

突变体并致病，在其叶片上形成的病斑与野生型水稻叶片上的病斑大小一样（图1B）。

我们将利用分子生物学、遗传学等方法进一步分析OsPRM1在水稻抗病过程中的功能和

作用，并通过基因工程技术和分子育种技术为培育抗病水稻进行探索。

1. Genetic analysis of rice penetration resistance to blast fungus

Rice blast is one of the most destructive diseases of rice worldwide, which is caused by

the filamentous ascomycete fungus Magnaporthe oryzae. The conidia of M. oryzae germinate

on rice leaf surface and form one appressorium at the end of each germ tube. The matured

appressorium penetrate and then form invasive hyphae in the host cell. Therefore, the

penetration resistance to M. oryzae is the first line of rice defense system, but molecular

mechanism behind is not well studied and understood. Through genetic screening, we

identified a rice mutant prm1（penetration resistance to Magnaporthe 1）, which displays an

enhanced penetration resistance to M. oryzae. More than 80% appressoria of M. oryzae could

penetrate the leaf sheath cells of wild-type rice; in the contrast, only less than 20%

appressoria could penetrate prm1 mutant leaf sheath cells (Fig.1A). However,

post-penetration resistance to M. oryzae is not changed in prm1, as M. oryzae could still

infect the prm1 mutants at mechanically damaged sites and lead to similar disease symptoms

as that in wild type plants. We are using functional genomics and proteomics approaches to

understand the functions of OsPRM1 in rice defense responses.


16

2. 植物应对不同外界病原微生物刺激的蛋白磷酸化网络的解析

蛋白激酶是最大的蛋白家族之一。蛋白激酶通过对其底物的磷酸化修饰来调节它们

的功能，进而改变细胞过程。我们正在应用最新高通量的研究手段和系统生物学的方法

来分析植物应对不同病原刺激的蛋白磷酸化网络，希望在细胞整体水平上阐明蛋白激酶

在植物抗病中功能和作用机制。相关工作目前正在进行中。

2. Phosphorylation networks that mediate plant responses to pathogens

Protein kinases are one of the largest protein families in eukaryotes. They mediate most of

the signal transduction events in cells by phosphorylation of their substrates to modify their

activities, cellular location and/or association with other proteins. We are studying the protein

phosphorylation networks of plant in response to different microbial pathogens. Our

approaches are based in part on the newly developed mass spectrometry, activity-based protein

profiling, and bioinformatics methods.

研究队伍

固定人员：

邱金龙，刘鹏，李华丽

研究生：

王文义，田彩娟，程曦，李盛楠

博士后：

李爱宁，郭葳

A

B

WT prm1 图1 水稻prm1突变体对稻瘟菌穿透抗性增强，但创伤接种

仍对稻瘟菌感病。

Fig.1 Rice prm1 mutant shows enhanced penetration

resistance, but no changes in post-penetration resistance

to Magnaporthe oryzae. A. Leaf sheath cells inoculated

with Magnaporthe oryzae for 48 hours. Black triangles

indicate appressoria; red arrows indicate invasive

hyphae, which represent successful penetration. B.

Blast infection assays. Rice leaves were

punch-inoculated with virulent blast fungus for testing

of post-penetration resistance. Lesions were observed

two weeks after inoculation.


17

水稻分化发育和抗病性的功能基因组研究（朱立煌课题组）

Functional Genomic Studies in Differentiation and Disease Resistance in

Rice

(Professor Lihuang Zhu)


1．在水稻侧芽的生长中DWARF10基因的表达与生长素和细胞分裂素的相互作用

由植物的侧生分生组织产生茎分枝的整个过程受各种遗传、发育和环境因素所调

控。在侧芽休眠和分枝持续生长的转换过程中，发挥直接和重要作用的是生长素（IAA）、

细胞分裂素（CKs）和最近被发现的茎增加信号(shoot-multiplication signal, SMS)。先前

的研究表明 DWARF10 （D10）是水稻中 MAX4/RMS1/DAD1 的一个同源基因，它编码

一个胡萝卜素裂解加双氧酶，在 SMS 途径的茎分枝抑制子的合成过程中起作用。本研

究通过 RNA 干扰使转基因的水稻植株的 D10 基因表达下调，并产生与 d10 突变体相同

的多分蘖矮杆表型和类似的顶端优势现象。对 RNAi 植株的 IAA 含量测定结果显示，

去尖后，D10-RNAi株系第一茎节的内源 IAA含量明显下降，表明去尖确实引起内源 IAA

含量的降低。然而，去尖处理对第二茎节的内源 IAA 含量几乎没有影响，暗示第一茎

节是检测 D10 与 IAA 相互作用的恰当部位。外源 IAA 能够在第一茎节中诱导 D10 基因

的表达。当用去尖的方法消除内源 IAA 后，D10 在第一茎节中的表达被抑制，但这种

抑制可以被外源 IAA 所恢复。在同样的试验中，HTD1 基因则没有明显的反应，暗示 IAA

对水稻中 SMS 途径的调控最关键的是对 D10 基因表达的调控。我们的研究还发现外源

CKs 能够抑制 D10 在第一茎节中的表达，而诱导 HTD1 的表达，暗示 CKs 与 SMS 途径

的 D10 基因之间存在某种反馈调控的机制，以维持水稻侧芽的适度生长。另外，在去

尖和去尖后用 IAA 恢复处理第一茎节的实验也说明了 D10 促进 CKs 合成基因的表达，

而且这种作用被 IAA 介导。再者，对 CKs 含量的测定结果表明在 D10-RNAi 转基因株

系中的贮藏形式的 CKs 含量的降低可能引起了活性形式的 CKs 含量的增加，从而导致

多分蘖矮杆表型。

1．The Interactions among DWARF10, Auxin and Cytokinin Underlie Lateral Bud

Outgrowth in Rice

Previous studies have shown that DWARF10 (D10) is a rice ortholog of

MAX4/RMS1/DAD1, encoding a carotenoid cleavage dioxygenase and functioning in

strigolactones/strigolactone-derivatives (SL) biosynthesis. Here we use D10- RNA interference

(RNAi) transgenic plants similar to d10 mutant in phenotype to investigate the interactions

among D10, auxin and cytokinin in regulating rice shoot branching. Auxin levels in node 1 of

both decapitated D10-RNAi and wild type plants decreased significantly, showing that

decapitation does reduce endogenous auxin concentration, but decapitation has no clear effects


18

on auxin levels in node 2 of the same plants. This implies that node 1 may be the location

where a possible interaction between auxin and D10 gene would be detected. D10 expression

in node 1 is inhibited by decapitation, and this inhibition can be restored by exogenous auxin

application, indicating that D10 may play an important role in auxin regulation of SL. The

decreased expression of most OsPINs in shoot nodes of D10-RNAi plants may cause a reduced

auxin transport capacity. Furthermore, effects of auxin treatment of decapitated plants on the

expression of cytokinin biosynthetic genes suggest that D10 promotes cytokinin biosynthesis

by reducing auxin levels. Besides, in D10-RNAi plants, decreased storage cytokinin levels in

the shoot node may partly account for the increased active cytokinin contents, resulting in more

tillering phenotypes.

2. 在水稻中核编码的线粒体蛋白 WP3 控制叶绿体的发育

叶绿体是植物细胞特有的细胞器，是植物进行光和作用的场所。对叶绿体发育的研

究有助于对重要的粮食作物进行改良和优化。本研究的出发点是一个水稻白穗突变体

wp3，其主要表型为：抽穗后，穗子的内外稃和穗轴都为乳白色；在突变体幼苗期叶片

和分蘖产生的最初几片叶片上也能观察到大小分布各异的白色条斑；种子萌发过程中

27.9%的幼苗为白化苗。对 wp3 的细胞学观察发现，wp3 中叶绿体的发育明显受阻。在

突变体穗子中，绝大多数的叶绿体不能正常发育；而在突变体的条斑叶中，其绿色部分

细胞仍有许多正常发育的叶绿体，但在其白色部分的细胞中几乎观察不到具有正常结构

的叶绿体的存在。色素测定分析结果显示，wp3 白色区域内的胡萝卜素含量大大降低。

我们通过图位克隆的方法鉴定并分离了 WP3 基因，发现在该基因编码一个功能未知

蛋白。在突变体的 WP3 编码框上游 179bp 处有一个逆转座子的插入，破坏了 WP3 的启

动子结构，使得 WP3 表达受阻，从而造成隐性突变的性状，这一推测得到了基因互补

实验的证明。对序列的分析和比对表明在双子叶植物中不存在 WP3 的同源序列。WP3

在幼穗与根尖中有表达，在茎，叶与成熟的穗中都不表达。亚细胞定位结果显示该基因

Fig. 1 Model for D10, auxin and cytokinin

action in regulatingaxillary bud

outgrowth in rice shoot nodes.


19

编码的蛋白定位在线粒体上。进一步对叶绿体基因组基因编码 RBCS，RBSL，D1，D2，

RuBisCO，maturase 等蛋白质表达分析，发现在突变体中这些的蛋白表达量显著降低，

尤其在白化苗中几乎不表达。这些研究结果都说明 WP3 在水稻穗部叶绿体发育过程中

是必不可缺的。

2．A functional unknown protein WP3, encoded by a nuclear gene and located in

mitochondria, controls chloroplast development in rice

Chloroplasts are specialized organelles found in all higher plant cells, where

photosynethesis takes place. Studies on the chloroplast development can greatly facilitate the

improvement of crop production. Here we report a new recessive white panicle mutant named

wp3 (white panicle3) from the F6 progeny of an indica/japonica cross. The wp3 mutant

demonstrates a stripped leaf phenotype and a white panicle phenotype at the heading stage as

well. Additionally, 27.90% of wp3 seedlings are albinos in the germination phase. The mutant

rice cells in the white panicles and the white sector of wp3 leaves contain developmentally

abnormally enlarged, inner member- collapsed chloroplasts, and pigment analysis showed

that the content of carotenoid reduced strikingly.

We positionally identified and cloned WP3 and found that the wp3 mutant had a

retrotransponson inserted in the promotor region of WP3. The gene encodes an unknown

protein and its homologs can only be found in Sorghum and wild rice. In vivo evidence showed

that the WP3 was targeted to mitochondria and expressed in the rachis and the pedicel of young

panicle and the root apical meristem. We further investigated the expression profiling of rice

chloroplast proteins, including RBCS，RBSL，D1，D2，RuBisCO and maturase, and found that

the expression of these proteins was greatly reduced in the wp3 mutant, especially in albino.

Our data together suggests that the WP3 encodes an unknown mitochondria located protein,

which is necessary to the normal development of chloroplast in rice panicle.

Fig. 2 White panicles and stripped leaves phenotype of the wp3 mutant. (B) Micrographs of wild-type and wp3 chloroplast. (C)

WP3 encodes a mitochondria located protein.

http://en.wikipedia.org/wiki/RuBisCO

http://en.wikipedia.org/wiki/RuBisCO


20


论文：

1. Zhang, S., Li, G., Fang, J., Chen, W., Jiang, H., Zou, J., Liu, X., Zhao, X., Li, X., Chu,

C., Xie, Q., Jiang, X., and Zhu, L. (2010). The interactions among DWARF10, auxin

and cytokinin underlie lateral bud outgrowth in rice. J. of Integrative Plant Biology 52 (7):

626-638.

2. Zhou, W., Wei, L., Xu, J., Zhai, Q., Jiang, H., Chen, R., Chen, Q., Sun, J., Chu, J.,

Zhu, L., Liu, C., and Li, C. (2010). Arabidopsis tyrosylprotein sulfotransferase TPST

acts in the auxin/PLETHORA pathway in regulating post-embryonic maintenance of the

root stem cell niche. Plant Cell doi: 10.1105/tpc.110.075721

专利：

朱立煌，吕启明。江光怀，李晓兵，李仕贵；一种克隆水稻抗稻瘟病基因的方法；申请

号 201010529261.4；申请日 2010 年 10 月 28 日（申请）


固定人员：

朱立煌，李大勇

博士后：

周壮志

研究生：

王静，杨春花，暨国彪，金芸，刘雪


21

植物对非生物胁迫应答调控的分子机制（陈受宜课题组）

Molecular Mechanisms of Abiotic Stress Response in High Plant

(Professor Shouyi Chen)


水稻受体类激酶OsSIK1参与水稻耐旱、耐盐调控

受体类激酶 (RLK) 参与植物生长、发育和对逆境的应答。我们克隆了水稻的受体类激

酶OsSIK1并对其生化特性及功能进行的研究。在Mn2+存在时，OsSIK1显示激酶活性，其

激酶域有自磷酸化和磷酸化MBP的活性。OsSIK1启动子-GUS分析表明，OSSIK1主要在

水稻的茎和小穗中表达，其转录受盐、干旱和H2O2处理诱导。OsSIK过量表达的水稻种植

与对照相比表现出高耐盐、耐旱性，而突变体sik1-1、sik1-2和RNAi植株则对盐和干旱敏

感。DAH染色表明，在OsSIK1过量表达植株叶中，与活性氧清除相关的POD、SOD和CAT

酶的活性均明显升高。此外我们还观察到OsSIK1还影响了叶表面和背面的气孔数。上述

结果说明OsSIK1在水稻中通过抗氧化活性对盐和干旱的应答起作用。

Receptor like kinase OsSIK1 improves drought and salt stress tolerance in rice (Oryza

sativa) plant

Receptor-like kinases (RLKs) play essential roles in plant growth, development and

responses to environmental stresses. A putative RLK gene, OsSIK1, with extracellular

leucine-rich repeats was cloned and characterized in rice (Oryza sativa). OsSIK1 exhibits

kinase activity in the presence of Mn2+

and the OsSIK1 kinase domain has the ability to

autophosphorylate and phosphorylate myelin basic protein (MBP)。 OsSIK1 promotor-GUS

analysis revealed that OsSIK1 is expressed mainly in the stem and spikelet in rice. The

expression of OsSIK1 is induced by salt, drought and H2O2 treatments. Transgenic rice plants

with overexpression of OsSIK1 show higher tolerance to salt and drought stresses than control

plants. On the contrary, the knock-out mutants sik1-1 and sik1-2, as well as RNA interference

(RNAi) plants, are sensitive to drought and salt stresses. The activities of peroxidase,

superoxide dismutase and catalase are enhanced significantly in OsSIK1-overexpressing plants.

Also, the accumulation of H2O2 in leaves of OsSIK1-overexpressing plants is much less than

that of the mutants, RNAi plants and control plants, as measured by 3,3-diamino benzidine

(DAH) staining. We also show that OsSIK1 affects stomatal density in the abaxial and adaxial

leaf epidermis of rice. These results indicate that OsSIK1 plays important roles in salt and

drought stress tolerance in rice, through the activation of the antioxidative system.


22

A

Nip

sik1

-1

sik1

-2TP

309

RNAi-8

3-1

RNAi-1

3-1

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-2

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D

0

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0.15

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0.25

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e C K N aC l

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CK NaCl

OsSIK1转基因植株和sik1-1、sik1-2及对照在盐胁迫下的表型分析 A 水稻植株在盐胁迫下的表型上：植株在正常条件

下生长3星期；中：3星期的苗以100mM NaCl处理10天；下：处理后恢复7天。B 上述植株盐胁迫后恢复7天苗的存活

率。C 100mM NaCl处理10天后叶中叶绿素含量。D 100mMNaCl处理24小时后叶的相对电导率和MDA含量（E）。Nip

为突变体的对照，TP309为OsSIK1的RNAi植株和过量表达植株的对照。

Performance of OsSIK1 transgenic plants, sik1-2, sik1-2 and control plants under salt stress.A Phenotypic comparison of rice

plants under salt stress. Upper panel: plants grown for 3 weeks under normal conditions. Middle panel: three-week-old plants

were treated with 100 mM NaCl for 10 days. Lower panel: salt-treated plants were allowed to recover for 7 days. B Survival

rate of the salt-treated plants in (A) after 7 days of recovery. C Chlorophyll content in the plants treated after 100 mM NaCl for

10 days. D Relative ion leakage and MDA levels (E) in rice leaves after 100 mM NaCl treatment for 24 h. Nip and T309 are

controls for sik1-2, sik1-2 and OsSIK1 overexpressing plants respectively.


23


论文：

1. Ouyang, S., Liu, Y., Liu, P., Lei, G., He, S., Ma, B., Zhang, W., Zhang, J., and Chen,

S. (2010). Receptor-like kinase OsSIK1 improves drought and salt stress tolerance in rice

(Oryza sativa) plants. Plant Journal 62 (2): 316-329.

2. Hao, Y., Song, Q., Chen, H., Zou, H., Wei, W., Kang, X., Zhang, W., Ma, B., Zhang,

J., and Chen, S. (2010). Plant NAC-type transcription factor proteins contain a NARD

domain for repression of transcriptional activation. Planta 232: 1033-1043.

3. Yang, Y., Qin, Y., Xie, C., Zhao, F., Zhao, J., Liu D., Chen S., Fuglsang, A,

Palmgren, M., Schumaker, K., Deng, X., and Guo, Y. (2010). The Arabidopsis

Chaperone J3 Regulates the Plasma Membrane H+-ATPase through Interaction with the

PKS5 Kinase. Plant Cell 22 (4): 1313-1332.

4. Chen, J., Lu, J., Liu, R., Xiong, X., Wang, T., Chen, S., Guo, L., and Wang, H.

(2010). DREB1C from Medicago truncatula enhances freezing tolerance in transgenic M.

truncatula and China Rose (Rosa chinensis Jacq.). Plant Growth Regul. 60:199–211.

专利：

1. 陈受宜，张劲松，谢宗铭，何锶洁，杜保兴；一种大豆 Trihelix 转录因子(GmGT2B)

及其编码基因与应用；专利号 ZL 200610089211.2；授权日期：2010 年 6 月 9 日

2. 陈受宜，张劲松，周绮云，田爱国，何锶洁，杜保兴；植物耐逆性相关转录因子

GmWRKY54 及其编码基因与应用；专利号 ZL 200710176476.0；授权日期：2010

年 8 月 25 日


固定人员：

陈受宜，林晴，张万科

博士后：

王昉，尹冬梅

研究生：

韦伟，李志刚，张玉国，邹宏峰，雷刚，张波


24

水稻理想株型基因的克隆与功能研究（李家洋课题组）

Identification and Characterization of A Major QTL That Defines Rice

Ideal Plant Architecture

(Professor Jiayang Li)


水稻株型改良是高产品种选育的重要途径。我们实验室与中国水稻所钱前研究员合

作，利用具有理想株型特征的水稻材料"少蘖粳"，通过系统的遗传学分析和图位克隆等

手段，分离了控制水稻理想株型的主效基因 IPA1 (Ideal Plant Architecture 1)。IPA1 基因编

码一个含 SBP-box 的转录因子，参与调控多个生长发育过程。研究表明 IPA1 mRNA 的稳

定性与翻译同时受到 OsmiRNA156 的精细调控，揭示了调控理想株型形成的一个重要分

子机制。通过回交转育方法将 ipa1 基因导入水稻品种"秀水 11"中，与其亲本"秀水 11"相

比，含 ipa1 基因的株系具有 "理想株型"的典型特征，在田间小区试验中可以增加产量

10%以上。因此，IPA1 在株型改良、增加产量方面具有很大的应用潜力，将为塑造水稻

理想株型、培育超级水稻品种提供新的基因资源。

The development of new plant types has been proposed as an important way for breeding

high-yielding rice. By systematic genetic analysis and positional cloning, we identified a

semi-dominant quantitative trait locus, IPA1 (Ideal Plant Architecture 1), which profoundly

changes rice plant architecture and substantially enhances rice grain yield. IPA1 encodes

OsSPL14 (SOUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE 14) and is regulated by

microRNA (miRNA) OsmiR156. We have demonstrated that the point mutation in the

OsmiR156-complementary site of OsSPL14 perturbs the OsmiR156-directed transcriptional

cleavage and translation repression in rice, generating an ‘ideal’ rice plant with a reduced tiller

number, increased lodging resistance and enhance,ed grain yield. The applicable potential of

IPA1 for optimizing rice plant architecture and eventually improving grain yields has been

evaluated by comparing of OsSPL14ipa1

and OsSPL14IPA1

near-isogenic line (NIL) plants.

Furthermore, introduction of the OsSPL14ipa1

allele into a japonica rice variety Xiushui 11

(XS11) increased the grain yield about 10% in the test plot. These results indicate that IPA1 is a

pleiotropic gene that appears to confer an ideal rice plant architecture and may help to facilitate

the genetic engineering and molecular breeding of elite rice varieties.

图 1 IPA1 的表达受 OsmiR156 的精细调控


25

Fig.1 Effects of the point mutation in OsSPL14ipa1 on the OsmiR156-directed regulation of OsSPL14. (a) Chromatogram of

intact OsSPL14IPA1/ipa1 mRNAs recovered from RT-PCR with primers flanking the cleavage site. Arrows indicate the

different nucleotides in OsSPL14IPA1 and OsSPL14ipa1 cDNAs. (b) Phenotypes of OsSPL14IPA1-GFP,

OsSPL14ipa1-GFP and OsSPL14IPA17m-GFP transgenic plants. The blue letter indicates the mutation site in the

OsSPL14ipa1 mRNA. The asterisks and red letters indicate the mutation sites and mutant nucleotides introduced into

the OsmiR156 target site in the OsSPL14IPA17m-GFP transgene, which interrupts the OsmiR156 target site without

changing the amino acid residues. (c) Protein levels of IPA1 in Nipponbare (NP), gOsSPL14IPA1-2, gOsSPL14IPA1-3

and gOsSPL14ipa1-1 transgenic plants. Above, protein blot with the antibody to IPA1; below, Ponceau S staining

showing equal loading of proteins. (d) Transcript levels of IPA1 revealed by real-time PCR in Nipponbare (NP),

gOsSPL14IPA1-2, gOsSPL14IPA1-3 and gOsSPL14ipa1-1 transgenic plants.

图 2 ipa1 近等基因系农艺性状分析

Fig. 2 Phenotypic characterization of NIL OsSPL14ipa1 plants (a) Gross morphologies of NIL OsSPL14IPA1 and NIL

OsSPL14ipa1 plants at the mature stage. Scale bar, 10 cm. (b) Panicles of NIL OsSPL14 IPA1 and NIL OsSPL14 ipa1.

Scale bar, 10 cm. (c) Culms of NIL OsSPL14IPA1 and NIL OsSPL14ipa1. Scale bar, 5 cm. (d) Cross-sections of culms

of NIL OsSPL14IPA1 and NIL OsSPL14ipa1 plants. The middle and right panels are magnifications of indicated square

and circle regions in the left panel, respectively. BV, big vascular bundles; SV, small vascular bundles; SC,

sclerenchyma cells. Bars, 100 μm. (e) Comparison of the maximum bending force on third internodes between NIL

OsSPL14IPA1 and NIL OsSPL14ipa1. (f) Comparison of primary branch number per main panicle between NIL

OsSPL14IPA1 and NIL OsSPL14ipa1. (g) Comparison of secondary branch number per main panicle between NIL

OsSPL14IPA1 and NIL OsSPL14ipa1. (h) Comparison of grain number per main panicle between NIL OsSPL14IPA1

and NIL OsSPL14ipa1. (i) Comparison of 1,000-grain weight between NIL OsSPL14IPA1 and NIL OsSPL14ipa1. (j)

Comparison of the grain yield per main panicle between NIL OsSPL14IPA1 and NIL OsSPL14ipa1. Values in e–j are

means ± s.d. (e–h,j, n = 12 plants; i, n = 3 replicates). The double asterisks represent significance difference

determined by the Student’s t-test at P < 0.01.


26


论文：

1. Jiao, Y., Wang, Y., Xue, D., Wang, J., Yan, M., Liu, G., Dong, G., Zeng, D., Lu, Z.,

Zhu, X., Qian, Q., and Li, J. (2010) Regulation of OsSPL14 by OsmiR156 defines ideal

plant architecture in rice. Nature Genet. 42: 541-544.

2. Cui, X., Ge, C., Wang, R., Wang, H., Chen, W., Fu, Z., Jiang, X., Li, J., and Wang,

Y. (2010). The BUD2 mutation affects plant architecture through altering response to

cytokinin and auxin in Arabidopsis. Cell Res. 20: 576-586.

3. Sun, F., Zhang, W., Xiong, G., Yan, M., Li, J., and Wang, Y. (2010). Identification

and functional analysis of the MOC1 interacting protein1.J Genet Genomics. 37: 69-77.

4. Huang, X., Wei, X., Sang, T., Zhao, Q., Feng, Q., Zhao, Y., Li, C., Zhu, C., Lu, T.,

Zhang, Z., Li, M., Fan, D., Guo, Y., Wang, A., Wang, L., Deng, L., Li, W., Lu, Y.,

Weng, Q., Liu, K., Huang, T., Zhou, T., Jing, Y., Li, W., Lin, Z., Buckler, E., Qian,

Q., Zhang, Q., Li, J., and Han, B. (2010). Genome-wide association studies of 14

agronomic traits in rice landraces. Nature Genet. 42: 961-967.

5. Tian, Z., Yan, C., Qian, Q., YAN, S., Xie, H., Wang, F., Xu, J., Liu, G., Wang, Y.,

Liu, Q., Tang, S., Li, J., and Gu, M. (2010) Development of gene-tagged molecular

markers for starch synthesis-related genes in rice. Chin Sci Bull (in press).

6. 田志喜，严长杰，钱前，严松，谢会兰，王芳，徐洁芬，刘贵富，王永红，刘巧泉，

汤述翥，李家洋，顾铭洪 (2010) 水稻淀粉合成相关基因分子标记的建立。科学通

报 26: 2591-2601.

7. Xiong, G., Li, R., Qian, Q., Song, X., Liu, X., Yu, Y., Zeng, D., Wan, J., Li, J., and

Zhou, Y. (2010) The rice dynamin-related protein DRP2B mediates membrane

trafficking, and thereby plays a critical role in secondary cell wall cellulose biosynthesis.

Plant J 64: 56-70.

8. Zhang, M., Zhang, B., Qian, Q., Yu, Y., Li, R., Zhang, J., Liu, X., Zeng, D., Li, J.,

and Zhou, Y. (2010) Brittle Culm12, a dual-targeting Kinesin-4 protein, controls cell

cycle progression and wall properties in rice. Plant J. 63: 312-328.

9. Kang, B., Wang, H., Nam, K., Li, J., and Li, J. (2010) Activation-tagged suppressors

of a weak brassinosteroid receptor mutant. Mol. Plant 3: 260-268.

10. Li, C., and Li, J. (2010). Toward understanding the molecular mechanisms governing

plant hormone actions: A brief introduction to the Major Research Program “Molecular

mechanisms of plant hormone actions” funded by the National Natural Science

Foundation of China (NSFC). Chinese Science Bulletin 55: 2197.


27

专利：

1. 李家洋，钱前，王永红，矫永庆，薛大伟，刘贵富，王静，董国军；与植物株型相

关的蛋白 IPA1 及其编码基因与应用；申请号 201010146613.8；申请日 2010 年 4 月

12 日（申请）

2. 李家洋，顾铭洪，钱前，田志喜，刘巧泉，严长杰，刘贵富，王永红；水稻稻米糊

化温度调控基因分子标记及其应用；申请号 201010231187.8；申请日 2010 年 7 月

14 日（申请）

3. 李家洋，顾铭洪，钱前，田志喜，刘巧泉，严长杰，刘贵富，王永红；水稻稻米胶

稠度调控基因分子标记及其应用；申请号 201010231207.1；申请日 2010 年 7 月 14

日（申请）

4. 李家洋，顾铭洪，钱前，田志喜，刘巧泉，严长杰，刘贵富，王永红；水稻稻米直

链淀粉含量调控基因分子标记及其应用，申请号 201010231209.0；申请日 2010 年 7

月 14 日（申请）


固定人员：

李家洋，王永红，刘贵富，孟祥兵，熊国胜，袁运动，徐驰嘉，杨柳莎，石光耀

博士后：

王黎明，熊劲松，梁建丽，黎舒佳

研究生：

廖志刚，王冰，许操，王静，桑大军，王利军，贾伟彦，李真，姜亮

路则府，刘学，吴健，段静波，王文广


28

细胞分裂素信号转导和植物细胞的程序性死亡（左建儒课题组）

Cytokinin Signal Transduction and Programmed Cell Death in Arabidopsis

thaliana

(Professor Jianru Zuo)


拟南芥组氨酸激酶 CKI1 调控细胞分裂素信号及雌配子发育的分子机理的研究

在高等植物中，细胞分裂素通过调节细胞的分裂与分化参与了对植物生长发育的

调控。细胞分裂素信号转导是通过磷酸基团在一个双元组分系统之间的系列传递而完

成的，其信号通路主要由组氨酸激酶(Histidine Kinase, HK)类受体，组氨酸磷酸转运蛋

白(Histidine-Phosphotransfer Protein, HP)和反应调节因子(Response Regulator, RR)三部

分组成。在拟南芥中，除了作为细胞分裂素受体的组氨酸激酶外，另有一个组氨酸激

酶 CKI1 (Cytokinin-independent 1) 通过未知的机制激活细胞分裂素信号转导途径，并在

雌配子发育过程中起重要作用。但对 CKI1 功能相关的遗传调控和分子机理了解甚少。

我们分离鉴定了一系列诱导型 CKI1 功能获得型突变体(CKI1-OXi)和一个 CKI1 功能部

分缺失型的突变体 cki1-8。通过对 CKI1 功能获得型突变体的研究，发现过量表达 CKI1

可以在不同的生理实验中激活细胞分裂素反应，为 CKI1 参与细胞分裂素信号转导途径

提供了有力的证据。CKI1 功能部分缺失的突变体 cki1-8 雌配子发育存在严重缺陷，其

插入只能以很低的频率(0.17%)通过雌配子进行传递。我们分离鉴定了 cki1-8 纯合突变

体。与野生型植株相比，cki1-8 纯合突变体植株略大，开花时期明显延长，雌配子败育

导致其只能少量结实，且种子大小有所增加，揭示了 CKI1 在生长发育过程中的重要作

用。另一方面，我们发现，过量表达 CKI1 可以部分互补细胞分裂素受体缺陷突变体

wol 的生长发育表型，但却不能互补磷酸转运蛋白缺陷五突变体(ahp1,2,3,4,5)的表型，

暗示在细胞分裂素信号转导途径中，CKI1 可能位于 AHP 上游但其功能不依赖于细胞分

裂素受体（Figure 1）。与之相符，ahp1,2,3,4,5 突变体也具有雌配子发育缺陷的表型，

而 CKI1 启动子驱动的反应调节因子 ARR1 和细胞分裂素合成途径的 IPT8 则可以部分

互补 cki1-5（功能完全缺失突变；null mutation）的发育缺陷表型。上述结果说明，CKI1

激活的细胞分裂素信号转导途径是雌配子发育所必需的，且这一过程依赖于 AHP。

Cytokinin signaling is mediated by a multiple-step phosphorelay. Key components of

the phosphorelay consist of the histidine kinase (HK)-type receptors, histidine

phosphotransfer proteins (HP), and response regulators (RRs). Whereas overexpression of a

nonreceptor-type HK gene CYTOKININ-INDEPENDENT1 (CKI1) activates cytokinin

signaling by an unknown mechanism, mutations in CKI1 cause female gametophytic lethality.

However, the function of CKI1 in cytokinin signaling remains unclear. Here, we characterize

a mutant allele, cki1-8, that can be transmitted through female gametophytes with low

frequency (~0.17%). We have recovered viable homozygous cki1-8 mutant plants that grow


29

larger than wild-type plants, show defective megagametogenesis and rarely set enlarged

seeds. We found that CKI1 acts upstream of AHP (Arabidopsis HP) genes, independently of

cytokinin receptor genes (Figure 1). Consistently, an ahp1,2-2,3,4,5 quintuple mutant, which

contains an ahp2-2 null mutant allele, exhibits severe defects in megagametogenesis, with a

transmission efficiency of <3.45% through female gametophytes. Rarely recovered

ahp1,2-2,3,4,5 quintuple mutants are seedling lethal. Finally, the female gametophytic lethal

phenotype of cki1-5 (a null mutant) can be partially rescued by IPT8 or ARR1 (a type-B

Arabidopsis RR) driven by a CKI1 promoter. These results define a genetic pathway

consisting of CKI1, AHPs, and type-B ARRs in the regulation of female gametophyte

development and vegetative growth.

Fig. 1 CKI1-Mediated Signaling Is Dependent on AHP Genes. (A) Two-week-old seedlings germinated and grown in the

presence of various concentrations of estradiol. Note that ahp in (A) through (E) denotes the ahp1,2-1,3,4,5

quintuple mutation. Bar = 10 mm. (B) Primary root length of CKI1-OXi, ahp1,2-1,3,4,5 and CKI1-OXi

ahp1,2-1,3,4,5 seedlings germinated and grown as described in (A). Data presented are mean values of three

independent experiments (n > 15 in each experiment) with standard deviations. (C) Xylem development in

ahp1,2-1,3,4,5 and CKI1-OXi ahp1,2-1,3,4,5 roots. All analyzed (31) CKI1-OXi ahp1,2-1,3,4,5 roots treated with

estradiol show a phenotype similar to that of ahp1,2-1,3,4,5. White arrow deno

Shoot regeneration assay of CKI1-OXi, ahp1,2-1,3,4,5, and CKI1-OXi ahp1,2-1,3,4,5 hypocotyl explants treated

with or without (Control, Cont) 20M estradiol. Bar = 10 mm. (E) Expression of ARR6 and ARR7 as analyzed by

qRT-PCR. Total RNA prepared from 2-week-old seedlings treated with DMSO or estradiol (20M) for 12 h was used

for qRT-PCR. Data presented are mean values of three biological repeats with standard deviations. Relative

expression level of ARR6 and ARR7 was normalized using ACTIN7 (At5g09810) as an internal control.


30


论文：

1. Deng, Y., Dong, H., Mu, J., Ren, B., Zheng, B., Ji, Z., Yang, W., Liang, Y., and Zuo,

J. (2010). Arabidopsis histidine kinase CKI1 acts upstream of HISTIDINE

PHOSPHOTRANSFER PROTEINS to regulate female gametophyte development and

vegetative growth.. Plant Cell 22: 1232–1248.

2. Wang, X., Xue, L., Sun, J., and Zuo, J. (2010). The Arabidopsis BE1 gene, encoding a

putative glycoside hydrolase localized in plastids, plays crucial roles during

embryogenesis and carbohydrate metabolism. J. Integr. Plant Biol. 52: 273–288.

3. Huang, X., Li, Y., Zhang, X., Zuo, J., and Yang, S. (2010). The Arabidopsis LSD1

gene plays an important role in the regulation of low temperature-dependent cell death.

New Phytol. 187:301-312.

4. Cui, Y., Li, X., Chen, Q., He, X., Yang, Q., Zhang, A., Yu, X., Chen, H., Liu, N., Xie,

Q., Yang, W., Zuo, J., Palme, K., and Li, W. (2010). BLOS1, a putative BLOC-1

subunit, interacts with SNX1 and modulates root growth in Arabidopsis. J Cell Sci. 123:

3727-3733.

专利：

1. 左建儒，谢庆军，钱前；一种与抗病性相关蛋白及其编码基因与应用；申请号

201010218519.9；申请日2010年7月7日（申请）

2. 梁岩，张健，谢庆军，左建儒；水稻RR17启动子及其应用；申请号 201010230151.8；

申请日 2010年7月20日（申请）

3. 梁岩，谭河林，左建儒；与脂肪酸合成相关的蛋白GmLEC1A及其编码基因与应用；

申请号 201010259984.7；申请日2010年8月24日（申请）


固定人员：

左建儒，牟金叶，梁岩，杨晓辉，张健，任勃

研究生：

詹妮，杨晓璐，陈立超，谢庆军，谭河林，关春梅，赵文明，郑华坤，陈梦竹

胡济梁，白蛟腾，景宏伟，陈庆国，滕冲，薛丽，冯健，洪苏蕾，王春

李彦莎


31

植物比较基因组学研究（陈明生课题组）

Plant Comparative Genomics

(Professor Mingsheng Chen)


稻属基因组异染色质同源区域的比较分析

比较基因组学是研究基因和基因组进化的重要工具。在系统进化研究中引入多点基

因组比较法有利于提高进化推论的敏感性。这种比较方法可用于研究稻属中基因的功

能、基因组进化等方面内容。长期以来，异染色质区一直被认为是基因贫乏的“无用 DNA

区”，其多数分布在染色体的着丝粒区和端粒区，对于维持染色体组成、稳定和保护着

丝粒和端粒功能、协调染色体分配具有重要的作用。然而对于异染色质区基因组序列和

结构组成却知之甚少。我们选取了 japonica 基因组四号染色体短臂上一段异染色质区段

作为研究对象，在稻属 AA（O. glaberrima）以及 FF（O. brachyantha）基因组中通过

Southern 杂交鉴定了 20 个覆盖同源异染色质区段的 BAC 克隆，共测序获得了 2.2Mbp

的基因组序列。然后对三个基因组进行比较分析。结果显示, 转座子是造成 japonica 异

染色质区域基因组明显扩大的主要原因。在稻属 AA 与 FF 基因组类型中，尽管基因间

区序列变异巨大，但是基因的排列顺序和转录方向很好的保留了下来。与常染色质区域

相比，异染色质区域基因结构同样非常保守，具有高度的共线性。然而在稻属 AA 基因

组类型内部，O. glaberrima 与 japonica 基因组中基因数量却有很大的差异，源于重复基

因的获得或者丢失，进一步的研究发现，这些重复基因均是在片段复制过程中所产生的，

同时根据片段复制以及转座子含量的正相关性，揭示了片段复制是介导 DNA 转座子扩

增以及 RNA 反转座子聚集的主要过程，从而促进了 japonica 基因组中异染色质区域的

扩大化。

图 1 稻属基因组异染色质同源区域的序列比对。

Fig. 1 Genomic alignment of heterochromatic regions in three Oryza genomes.


32

Comparative sequence analysis of a heterochromatic region in the genus Oryza

Heterochromatin has been oversimplified and even misunderstood. Comparative

genomics is a powerful tool to decipher gene and gene evolution. Placing multiple genome

comparisons in a phylogenetic context improves the sensitivity of evolutionary inferences. In

the genus Oryza, this comparative approach can be used to investigate gene function, genome

evolution, domestication, polyploidy, and ecological adaption. To better understand genome

evolution in heterochromatin, a large heterochromatic region located on the short arm of

chromosome 4 of japonica rice was chosen to study. 20 BAC clones form O. glaberrima and

O. brachyantha were sequenced and added up to 2.2 Mb of genomic DNA sequence in the

orthologous heterochromatic region. Gene annotation indicates this heterochromatic region

has highly conserved gene colinearity between AA and FF genomes, but different number of

genes was found between O. glaberrima and japonica due to gain or loss of duplicated genes.

Different transposable element (TE) content contributed the different size of this

heterochromatic region among these three Oryza genomes. Further studies identified

segmental duplications in the japonica genome, which were found to be positively correlated

with TE content between japonica and O. glaberrima genomes. It appears that

retrotransposon accumulation and amplification mediated by segmental duplication facilitates

the expansion of heterochromatic regions in the rice genome.

图 2 稻属基因组异染色质同源区域片段重复的动态性。

Fig. 2 Dynamics of segmental duplicated segments in the heterochromatic region in the rice genome.


论文：

1. Sanyal, A., Ammiraju, J.S., Lu, F., Yu, Y., Rambo, T., Currie, J., Kollura, K., Kim,

H.R., Chen, J., Ma, J., San Miguel, P., Chen, M., Wing, R.A., and Jackson, S.A.

(2010). Orthologous Comparisons of the Hd1 Region across Genera Reveal Hd1 Gene

Lability within Diploid Oryza Species and Disruptions to Microsynteny in Sorghum. Mol

Biol. Evol. 27: 2487-2506.


33

2. Wang, C., Chen, J., Zhi, H., Yang, L., Li, W., Wang, Y., Li, H., Zhao, B., Chen, M.,

and Diao, X. (2010). Population genetics of foxtail millet and its wild ancestor. BMC

Genet 11: 90.

3. Chen, M., Lu, F., Jackson, S.A., and Wing, R.A. (2010). Dynamic Genome Evolution

of Oryza, - A Genus-Wide Comparative Analysis. In DARWIN'S HERITAGE TODAY

Proceedings of the Darwin 200 Beijing International Conference, M. Long, H. Gu, and Z.

Zhou, eds. (Beijing, High Education Press) (in press)

4. Ammiraju, J.S., Fan, C., Yu, Y., Song, X., Cranston, K.A., Pontaroli, A.C., Lu, F.,

Sanyal, A., Jiang, N., Rambo, T., Currie, J., Collura, K., Talag, J., Bennetzen, J.L.,

Chen, M., Jackson, S., and Wing, R.A. (2010). Spatio-temporal patterns of genome

evolution in allotetraploid species of the genus Oryza. Plant J. 63: 430.

5. Goicoechea, J.L., Ammiraju, J.S., Marri, P.R., Chen, M., Jackson, S., Yu, Y.,

Rounsley, S., and Wing, R. (2010). The future of rice genomics: Sequencing the

collective Oryza genome. Rice 3: 89-97.

6. Wang, R., Guan, P., Chen, M., Xing, X., Zhang, Y., and Crawford, N.M. (2010).

Multiple Regulatory Elements in the Arabidopsis NIA1 Promoter Act Synergistically to

Form a Nitrate Enhancer. Plant Physiol. 154: 423-432.

7. Xiang, T., Zong, N., Zhang, J., Chen, J., Chen, M., and Zhou, J. (2010). FLS2, but

not BAK1, is a target of the Pseudomonas syringae effector AvrPto. Mol Plant Microbe

Interact. (in press)

8. Cui, H., Wang, Y., Xue, L., Chu, J., Yan, C., Fu, J., Chen, M., Innes, R.W., and Zhou,

J.M. (2010). Pseudomonas syringae Effector Protein AvrB Perturbs Arabidopsis

Hormone Signaling by Activating MAP Kinase 4. Cell Host Microbe. 7: 164-175.

9. Li, F., Liu, W., Tang, J., Chen, J., Tong, H., Hu, B., Li, C., Fang, J., Chen, M., and

Chu, C. (2010). Rice DENSE AND ERECT PANICLE 2 is essential for determining

panicle outgrowth and elongation. Cell Research 20: 838-849.

专利：

1. 陈明生，石金锋；一种与水稻温敏核不育相关的蛋白及其编码基因与应用；申请号

201010289781.2；申请日 2010 年 9 月 21 日（申请）

2. 陈明生，石金锋，刘铁燕，吴俊，邓启云；辅助鉴定安农 S-1 系列不育水稻种质的

方法；申请号 201010291846.7；申请日 2010 年 9 月 26 日（申请）


固定人员：

陈明生，石金锋，刘铁燕


34

博士后：

李博

研究生：

隋毅，鲁非，陈金锋，杨璐，宋成丽，张雪梅，廖毅，白泽涛，王美蛟


35

植物分子细胞遗传（程祝宽课题组）

Plant Cytogenetics

(Professor Zhukuan Cheng)


1. 水稻联会复合体中央元件 ZEP1 的发现及其功能研究

同源染色体联会是减数分裂过程中的重要事件之一，目前对联会复合体的详细生物

学功能及其形成的分子机制并不十分了解。我们通过筛选水稻 Tos17 插入突变体库，获

得了 4 个水稻联会复合体形成缺陷的 zep1 突变体。研究表明在 zep1 突变体中，同源染色

体配对正常，但是联会复合体不能形成；同源染色体重组可正常发生，且重组频率呈现

增加的趋势。透射电镜观察表明，突变体中的确缺失了联会复合体中央组分。免疫荧光

染色研究表明， REC8 在突变体中定位正常，位于联会复合体的侧向元件上。PAIR2 虽

然染色体定位正常，但是其消失明显延迟。MER3 的数量较野生型明显增加，而且消失

延迟，这可能是导致突变体中重组频率增加的直接原因。此外，在减数分裂后期，ZEP1

可以重新定位到染色体上，预示 ZEP1 除了参与联会复合体的形成外，还会承担一些未

知的生物学功能。

1. The central element protein ZEP1 of synaptonemal complex regulates the number of

crossovers during meiosis in rice

ZEP1, a transverse filament (TF) protein, is the rice (Oryza sativa) homologue of

Arabidopsis ZYP1. In the Tos17-insertional zep1 mutants, homologous chromosomes align

along the entire length of the chromosome, but the synaptonemal complex is not assembled in

early prophase I. Crossovers are well formed and 12 bivalents could be detected from

diakinesis to metaphase I, which leads to equal chromosomal segregation in anaphase I.

Moreover, the number of crossovers has a tendency to be increased compared with that in wild

type. These phenomena are different from the TF mutants identified so far in other organisms.

Chiasma terminalization of the bivalent, which occurs frequently in wild type, seldom occurred

in zep1. Transmission electron micrographs and immunodetection using an antibody against

ZEP1 showed that ZEP1 is the central element of the synaptonemal complex. Although PAIR2

and MER3 were loaded normally in zep1, their dissociation was delayed severely compared

with wild type. In addition, ZEP1 is reloaded onto chromosomes in early microspores as the

chromosome decondense, suggesting that ZEP1 might have other biological function during

this process.


36

图 1 水稻zep1突变体粗线期染色体形态，A：野生型；B：突变体。

Fig. 1 Pachytene chromosomes in the zep1 mutant. A. Wild type; B. zep1.

2. 水稻花转苗的分子机理

花是植物的有性生殖器官，它的异常发育往往会导致植物有性生殖的失败。但在一

些极端环境，如干旱、水淹、贫瘠、高海拔及高纬度地区等，某些植物可以将花蕾转变

为新的植株，以保证在有限时间内完成其繁殖过程，这种现象常称为花转苗（又名假胚

萌）。花转苗现象不仅涉及花形态的变化，同时也涉及植物繁殖方式的改变。由于产生花

转苗现象的原因复杂，其遗传机制一直没有获得合理解释。我们在水稻中发现了一种稳

定的花转苗材料，这种材料的花器官完全转变为小秧苗，扦插后这些小秧苗在田间可以

继续生长与繁殖。研究表明该花转苗材料是 OsMADS1 和 OsMADS15 两个基因的双突变

所致。

2. DEP and AFO Regulate Reproductive Habit in Rice

Sexual reproduction is essential for the life cycle of most angiosperms. However,

pseudovivipary is an important reproductive strategy in some grasses. In this mode of

reproduction, asexual propagules are produced in place of sexual reproductive structures.

However, the molecular mechanism of pseudovivipary still remains a mystery. In this work, we

found three naturally occurring mutants in rice, namely, phoenix (pho), degenerative palea

(dep) and abnormal floral organs (afo). Genetic analysis of them indicated that the stable

pseudovivipary mutant pho was a double mutant containing both a Mendelian mutation in DEP

and a non-Mendelian mutation in AFO. Further map-based cloning and microarray analysis

revealed that dep mutant was caused by a genetic alteration in OsMADS15 while afo was

caused by an epigenetic mutation in OsMADS1. Thus, OsMADS1 and OsMADS15 are both

required to ensure sexual reproduction in rice and mutations of them lead to the switch of

reproductive habit from sexual to asexual in rice. For the first time, our results reveal two

regulators for sexual and asexual reproduction modes in flowering plants. In addition, our

findings also make it possible to manipulate the reproductive strategy of plants, at least in rice.


37

图 2 水稻花转苗突变体表型分析。

Fig. 2 Phenotypic characterization and genetic analysis of pho, dep and afo mutants. (a) The phenotype of wild type rice (left)

and the pho mutant (right). (b) All flowers are replaced by young plantlets in pho panicle. (c) The spikelet of wild type

rice. (d) The spikelets of dep in the order of increasing severity show the defects of paleas. (e) The spikelets of the afo

mutant show pleiotropic defects in lemmas and the inner three whorls. (f) Genetic analysis of pho, dep and pho

mutants indicates that pho might be a double mutant containing both a Mendelian mutation in DEP and a

non-Mendelian mutation in AFO; “n” indicates the line number.


论文：

1. Wang, K., Tang, D., Hong, L., Xu, W., Huang, J., Li, M., Gu, M., Xue, Y., and

Cheng, Z. (2010). DEP and AFO Regulate Reproductive Habit in Rice. PLOS

GENETICS 6(1): e1000818.

2. Wang, M., Wang, K., Tang, D., Wei, C., Li, M., Shen, Y., Chi, Z., Gu, M., and

Cheng, Z. (2010). The Central Element Protein ZEP1 of the Synaptonemal Complex

Regulates the Number of Crossovers during Meiosis in Rice. Plant Cell 22: 417-430.

3. Che, L., Tang, D., Wang, K., Wang, M., Zhu, K., Yu, H., Gu, M., and Cheng, Z.

(2010). OsAM1 is required for leptotene-zygotene transition in rice. Cell Research (in

press)

4. Wang, K., Wang, M., Tang, D., Shen, Y., Qin, B., Li, M., and Cheng, Z. (2010).

PAIR3, an axis-associated protein, is essential for the recruitment of recombination

elements onto meiotic chromosomes in rice. MBC (in press)


38

5. Yu, H., Wang, M., Tang, D., Wang, K., Chen, F., Gong, Z., Gu, M., and Cheng, Z.

(2010). OsSPO11-1 is essential for both homologous chromosome pairing and crossover

formation in rice. Chromosoma 119: 625-636.

6. Zhu, K., Tang, D., Yan, C., Chi, Z., Yu, H., Chen, J., Liang, J., Gu, M., and Cheng,

Z. (2010). ERECT PANICLE2 encodes a novel protein that regulates panicle erectness in

indica rice. Genetics 184: 343-350.

7. Hong, L., Qian, Q., Zhu, K., Tang, D., Huang, Z., Gao, L., Li, M., Gu, M., and

Cheng, Z. (2010). ELE restrains empty glumes from developing into lemmas. J. Genet.

Genomics 37: 101-114.

8. Huang, J., Tang, D., Shen, Y., Qin, B., Hong, L., You, A., Li, M., Wang, X., Yu, H.,

Gu, M., and Cheng, Z. (2010). Activation of gibberellin 2-oxidase 6 decreases active

gibberellin levels and creates a dominant semi-dwarf phenotype in rice (Oryza sativa L.).

J. Genet. Genomics 37: 23-36.

专利：

1. 程祝宽，李明; 崔家骏; 唐丁；水稻株高相关蛋白及其编码基因与应用；公开号

200810115895.8；公开日 2010 年 1 月 6 日（公开）

2. 程祝宽，李明; 朱克明; 唐丁; 王克剑; 严长杰; 顾铭洪；一种与水稻穗型相关蛋白

及其编码基因与应用；公开号 200910244328.7；公开日 2010 年 6 月 9 日（公开）

3. 程祝宽，李明; 苗春波; 唐丁; 王克剑; 顾铭洪；一种水稻显性矮秆相关蛋白及其编

码基因与应用；公开号 200910244329.1；公开日 2010 年 6 月 23 日（公开）


固定人员：

程祝宽，李明，唐丁，王克剑

博士后：

李亚非

研究生：

靳谊，张蕾，邵田，洪丽兰，王莫，沈懿，覃宝祥，纪建辉，吴新儒

车俐晓，苗春波，王洪俊

http://surfip.ipexl.com/directory/zh/similar/水稻株高相关蛋白及其编码基因与应用_1.html

http://surfip.ipexl.com/patents/zh/CN/中国科学院遗传与发育生物学研究所/程祝宽/200810115895zzDOTzz8.html

http://surfip.ipexl.com/directory/zh/similar/一种与水稻穗型相关蛋白及其编码基因与应用_1.html




39

高等植物表观遗传学研究（曹晓风课题组）

Epigenetic Regulation in Higher Plants

(Professor Xiaofeng Cao)


1. 高等植物中组蛋白甲基化修饰的研究进展

组蛋白甲基化在各种生物学过程中发挥着重要的调节作用。组蛋白甲基化主要发生

在赖氨酸和精氨酸残基上。组蛋白甲基转移酶(writer)负责在特定氨基酸位点添加(“写”)

甲基化修饰，特定的甲基化修饰可以被不同的蛋白(reader)所识别(“读”)，从而发挥其相

应的生物学功能。另一方面组蛋白的甲基化修饰可以被去甲基化酶(eraser)去除(“擦”)(图

一)。这样一个复杂的网络过程由不同的蛋白家族来完成。我们就高等植物中组蛋白甲

基化的上述三个方面的内容以及它们的生化和遗传特性和相应的生物学功能进行了综

述。

Histone methylation plays a fundamental role in regulating diverse developmental

processes and is also involved in silencing repetitive sequences in order to maintain genome

stability. The methylation marks are written on lysine or arginine by distinct enzymes, namely,

histone lysine methyltransferases (HKMTs) or protein arginine methyltransferases (PRMTs).

Once established, the methylation marks are specifically recognized by the proteins that act as

readers and are interpreted into specific biological outcomes. Histone methylation status is

dynamic; methylation marks can be removed by eraser enzymes, the histone demethylases

(HDMs) (Figure 1). The proteins responsible for writing, reading, and erasing the methylation

marks are known mostly in animals. During the past several years, a growing body of literature

has demonstrated the impact of histone methylation on genome management, transcriptional

regulation, and development in plants. Here, we summarized the biochemical, genetic, and

molecular action of histone methylation in higher plants.

Fig. 1 Schematic representation of the processes of writing, reading, and

erasing the histone posttranslational modifications.


40

2. 拟南芥精氨酸甲基转移酶 AtPRMT5 参与植物生长发育的分子机理研究

蛋白质精氨酸甲基化是一种非常重要的蛋白翻译后共价修饰，参与调控细胞的多种

重要的生命过程。蛋白质精氨酸甲基化由一类被称为蛋白质精氨酸甲基转移酶（PRMT）

的蛋白家族催化完成，主要分为非对称性双甲基化（I 型）和对称性双甲基化（II 型）。

AtPRMT5 是拟南芥中一个主要的 II 型蛋白精氨酸甲基转移酶，能够催化组蛋白和非组

蛋白的对称性双甲基化，参与调控植物生长发育的各个过程，包括叶片形态、生长速率、

以及通过下调开花抑制基因 FLC 的表达而促进开花等过程。但是目前，对于 AtPRMT5

参与植物生长发育的分子机制的认识还非常有限。

我们以模式植物拟南芥为材料，结合蛋白组学、转录组学和遗传学等研究手段，揭

示了对称性双甲基化在 mRNA 前体拼接过程中的重要作用，阐释了 AtPRMT5 参与调控

植物生长发育过程的分子机制。利用蛋白组学手段，我们首先鉴定了 AtPRMT5 的体内

非组蛋白底物，其中包括一些与 RNA 代谢相关的蛋白 (图二)。随后利用高通量转录组

测序技术（RNA-seq）来检测 RNA 代谢的变化。研究结果表明 AtPRMT5 的缺失会导致

大量的 mRNA 前体的拼接出现异常，而这些 mRNA 参与植物生长发育的多个过程，如

非生物刺激响应，光合作用，温度响应等。以开花时间调节为例，在 atprmt5 突变体中，

开花调节基因 FLK(FLOWERING LOCUS KH DOMAIN)的异常拼接会导致其正常功能转

录本的减少和蛋白水平的下降，从而造成 FLC 的上调以及晚花的表型 (图三)。由此可

知，AtPRMT5 通过调控植物生命周期各个阶段中 mRNA 前体的正确加工，保证了植物

正常的生长发育过程。

拟南芥精氨酸甲基转移酶 AtPRMT5 的功能研究为 AtPRMT5 介导的对称性双甲基

化参与调节 mRNA 前体拼接提供了体内的直接证据；同时为深入开展 PRMT5 的研究提

供了全新的思路，将其功能从转录调节水平扩展到了转录后调节水平，具有重要的参考

意义。

Protein arginine methylation, one of the most abundant and important post-translational

modifications, is involved in a multitude of biological processes in eukaryotes, such as

transcriptional regulation and RNA processing. Protein arginine methylation is catalyzed by a

family called Protein Arginine Methyltransferase (PRMT) which includes two types,

asymmetric dimethyltransferase (Type I) and symmetric dimethyltransferase (Type II).

AtPRMT5, an Arabidopsis homolog of human PRMT5, was defined as a type II enzyme for

its ability to symmetrically dimethylate histone H4, H2A, and myelin basic protein in vitro.

AtPRMT5 deficiency causes pleiotropic phenotypes, including delayed flowering, growth

retardation, dark green and curled leaves, and reduced sensitivity to vernalization, implying a

critical role for AtPRMT5 in regulating essential developmental processes in Arabidopsis.

However, how AtPRMT5 impacts these biological processes is largely unknown.

Using proteomic, transcriptome and genetic approaches, we show that AtPRMT5

methylates a wide spectrum of substrates (Figure 2), including some RNA binding or

processing factors and U snRNP AtSm/AtLSm4 proteins, which are involved in RNA

metabolism. RNA-seq analyses reveal that AtPRMT5 deficiency causes splicing defects in

hundreds of genes involved in multiple biological processes. The splicing defects are

identified in transcripts of several RNA processing factors involved in regulating flowering


41

time. In particular, splicing defects at the flowering regulator gene FLOWERING LOCUS KH

DOMAIN (FLK) in atprmt5 mutants reduce its functional transcript and protein levels,

resulting in the up-regulation of a flowering repressor FLOWERING LOCUS C (FLC) and

consequently late flowering (Figure 3). Together, our findings uncover an essential role for

arginine methylation in proper pre-mRNA splicing that impacts diverse developmental

processes.

AtPRMT5 methylates certain RNA processing-

related proteins. (A) Identification of in vivo

substrates of AtPRMT5. 2-DE stained by

Coomassie blue is shown on the top. Methylation

status of proteins was detected with indicated

antibodies (bottom three panels). Spots marked by

circles indicate the disappearance of methylation in

atprmt5 mutants. Arrows indicate the corresponding

proteins identified by MS. (B) Methyltransferase

activity of GST and GST-AtPRMT5 with

GST-AtGRP7, GST-AtGPR8 fusion proteins. (C)

Methyltransferase activity of GST-AtPRMT5 with

AtSmD1a, AtSmD1b, AtSmD3a, AtSmD3b and

AtLSm4 fusion proteins. Autoradiography indicates

AtPRMT5 methylates these AtSm/LSm proteins.

“+”represents GST-AtPRMT5; “-”represents GST

control. (D) In vivo methylation status of AtSmD1b

and AtLSm4 in Col and atprmt5. AtSmD1b-GFP

and AtLSm4-GFP immunoprecipitated by anti-GFP

monoclonal antibody were immunoblotted with

SYM10 antibody for arginine methylation and

anti-GFP polyclonal antibody for loading controls.

Fig. 2


42

Fig. 3 AtPRMT5 regulates FLK splicing and flowering time. (A) RNA blot and RNA-seq analysis of the expression and

splicing patterns of FLK, with ACTIN as a control. The annotated gene structure and wiggle plots of FLK from Col and

atprmt5 are shown (right panel). (B) Schematic representation of wild-type FLKL (wtFLKL) and mutated FLKL

(mFLKL). In mFLKL, the splice sites were mutated as shown by the arrows. (C) Expression levels of FLK and FLC (top

panels) and average total leaf number at flowering of flk-1 transgenic plants with wtFLKL and mFLKL (bottom panel)

under long-day photoperiod conditions. ACTIN was used as a loading control and error bars show standard deviations.

(D) Reduction of FLK protein levels in atprmt5 mutants. Immunoblot was performed using anti-FLK, with TUBULIN

as a loading control. 1-5 and 3-3 represent individual lines for AtPRMT5 rescued with the AtPRMT5 transgene. (E)

RNA blot analysis of FLC mRNA levels in Col, atprmt5-1, atprmt5-2, flk-1, and atprmt5-2 flk-1 mutants.

Histone lysine methylation plays an essential role in regulating chromatin functions such

as transcription and heterochromatin formation. Histone H3 lysine 4 (H3K4) methylation is

linked to active transcription. Recent findings in mammals have demonstrated that histone

methylation is reversible by a family of Jumonji C (JmjC) domain-containing proteins. There

are 21 JmjC domain-containing proteins (JMJs) in the Arabidopsis (Arabidopsis thaliana)

genome. Here, we demonstrate that JMJ14 is a histone demethylase that can demethylate tri-,

di- and mono-methylated histone H3K4. We also show that disruption of JMJ14 leads to

early flowering under both long day and short day conditions. Analysis of the molecular basis

of early flowering in jmj14 mutants shows that the expression level of the central flowering

repressor FLOWERING LOCUS C (FLC) is not altered whereas the floral integrators,

FLOWERING LOCUS T (FT), SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION 1 OF CONSTANS

(SOC1) are de-repressed. This work thus demonstrates that JMJ14 is an active histone

demethylase involved in flowering time regulation.


论文：

1. Liu, C., Lu, F., Cui, X., and Cao, X. (2010). Histone Methylation in Higher Plants.

Annual Review of Plant Biology 61: 395–420.

2. Deng, X., Gu, L., Liu, C., Lu, T., Lu, F., Lu, Z., Cui, P., Pei, Y., Wang, B., Hu, S.,

and Cao, X. (2010). Arginine methylation mediated by the Arabidopsis homolog of

PRMT5 is essential for proper pre-mRNA splicing. PNAS 107 (44): 19114-19119.

3. Lu, F., Cui, X., Zhang, S., Liu, C., and Cao, X. (2010). JMJ14 is an H3K4 demethylase

regulating flowering time in Arabidopsis. Cell Research 20:387-390.

4. Ahmad, A., Zhang, Y., and Cao, X. (2010). Decoding the Epigenetic Language of Plant

Development. Molecular Plant 3: 719–728.

5. Zhou, M., Gu, L., Li, P., Song, X., Wei, L., Chen, Z. and Cao, X. (2010). Degradome

sequencing reveals endogenous small RNA targets in rice (Oryza sativa L. ssp. indica).

Frontiers of Biology in China 5 (1): 67–90.


43

6. Soichi, I., Asuka, M., Yasukazu, N., Lu, F., Cui, X., Cao, X., Hiroshi, K., Hidetoshi,

S., and Tetsuji, K. (2010). Autocatalytic differentiation of epigenetic modifications

within the Arabidopsis genome. The EMBO J. 29: 3496 – 3506.

7. Ian, R., Simon, R., Cao, X., Lianna, J., and Steven, E. (2010). Accurate sodium

bisulfite sequencing in plants. Epigenetics 5 (1): 47-49.

8. Jian, X., Zhang, L., Li, G., Zhang, L., Wang, X., Cao, X., Fang, X., and Chen, F.

(2010). Identification of novel stress-regulated microRNAs from Oryza sativa L.

Genomics. 95 (1): 47-55.

专利：

1. 曹晓风，丁勇，刘春艳，储成才；一种组蛋白甲基化转移酶基因及其编码蛋白的应

用；专利号 ZL 200710063138.6；授权日期：2010 年 1 月 6 日

2. 冯明姬，储成才，刘春艳，崔霞，李杭序，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在培

育耐储存种子中的应用；申请号 201010101179.1；申请日 2010 年 1 月 26 日（申请）

3. 冯明姬，崔霞，刘春艳，曹守云，亓建飞，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在培

育晚熟品种中的应用；申请号 201010101177.2；申请日 2010 年 1 月 26 日（申请）

4. 冯明姬，刘春艳，储成才，李杭序，亓建飞，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在

培育新品种中的应用；申请号 201010101181.9；申请日 2010 年 1 月 26 日（申请）

5. 冯明姬，崔霞，李杭序，亓建飞，曹守云，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在育

种中的应用；申请号 201010101184.2；申请日 2010 年 1 月 26 日（申请）

6. 杨荣新，李平川，刘春艳，曹守云，曹晓风；OsmiR528 的调控位点及其应用；申请

号 201010101183.8；申请日 2010 年 1 月 26 日（申请）

7. 周明，顾连峰，刘春艳，崔霞，宋显伟，曹晓风；小分子 RNA 的调控位点及其应用；

申请号 201010101254.4；申请日 2010 年 1 月 26 日（申请）

8. 陈知宇，周明，崔霞，储成才，曹晓风；小分子 RNA 调控 ARF 基因及其在生产中

的应用；申请号 201010101142.9；申请日 2010 年 1 月 26 日（申请）


固定人员：

曹晓风，刘春艳，崔霞，李杭序，亓建飞

博士后：

刘冬梅


44

研究生：

肇涛澜，张率斌，张勇，宋显伟，杨荣新，邓娴，苑怡，陆发隆，周明

李祥，顾连峰，陆天聪，王璐璐，崔勰奎，杭润来，魏丽亚


45

茉莉酸的生理功能及作用机理研究（李传友课题组）

Molecular Mechanisms Governing Jasmonate Actions

(Professor Chuanyou Li)


拟南芥酪氨酸硫基转移酶 TPST 通过生长素/PLETHORA 途径调控根尖干细胞微环境

维持

在根尖生长点中，生长素的极性运输和局部合成促成了在干细胞组织中心（即静止

中心）部位形成所谓“生长素积累高峰”，对于干细胞组织中心的建立和维持起至关重要

的作用。在生长素信号通路中控制根尖干细胞活跃状态的关键分子元件是被称为干细胞

转录因子的 PLT 蛋白，但对于生长素和 PLT 之间的联系机制所知甚少。我们通过遗传

筛选获得了一个根尖干细胞维持发生缺陷的拟南芥突变体“活跃静止中心”，结合分子遗

传学、细胞生物学和生物化学等手段鉴定了在植物根尖干细胞维持中起重要作用的基因

TPST。TPST 基因编码一个酪氨酸硫基转移酶(Tyrosylprotein Sulfotransferase),特异性地

在酪氨酸基团对蛋白质进行硫基化修饰。酪氨酸硫基转移酶所介导的蛋白质硫基化修饰

在动物生长发育和许多病理过程中起重要作用，在植物中调控根尖根细胞维持是首次报

道。功能研究表明 TPST 和生长素之间存在非常精细的反馈调控关系：生长素在转录和

蛋白质水平上调 TPST 的表达，而 TPST 突变影响了生长素在根尖生长点部位的极性运

输、局部合成和局部浓度梯度的形成。重要的是，该研究发现 TPST 的突变导致了根尖

干细胞转录因子 PLT 在转录和蛋白质表达水平的降低，而过表达 PLT 可以有效恢复“活

跃静止中心”突变体的干细胞缺陷。这项研究表明 TPST 所介导的蛋白质硫基化是植物

激素生长素和干细胞转录因子 PLT 之间的联系纽带，也证明以前未引起人们重视的蛋

白质硫基化修饰在植物生长发育中起非常重要的作用。

图 1 TPST 突变影响了生长素在根尖生长点部位的极性运输

Fig. 1 PIN3, PIN7 在 tpst 突变体根尖生长点表达降低

WT WT aqc1-1 aqc1-1

PIN3pro:PIN3:GFP PIN3pro:PIN3:GFP PIN7pro:PIN7:GFP PIN7pro:PIN7:GFP


46

Arabidopsis Tyrosylprotein Sulfotransferase Acts in theAuxin/PLETHORA Pathway in

Regulating Post-embryonic Maintenance of the Root Stem Cell Niche

Recent identification of the Arabidopsis thaliana tyrosylprotein sulfotransferase (TPST)

and a group of Tyr-sulfated peptides known as root meristem growth factors (RGFs) highlights

the importance of protein Tyr sulfation in plant growth and development. Here, we report the

action mechanism of TPST in maintenance of the root stem cell niche, which in the

Arabidopsis root meristem is an area of four mitotically inactive quiescent cells plus the

surrounding mitotically active stem cells. Mutation of TPST leads to defective maintenance of

the root stem cell niche, decreased meristematic activity, and stunted root growth. We show

that TPST expression is positively regulated by auxin and that mutation of this gene affects

auxin distribution by reducing local expression levels of several PIN genes and auxin

biosynthetic genes in the stem cell niche region. We also show that mutation of TPST impairs

basal- and auxin-induced expression of the PLETHORA (PLT) stem cell transcription factor

genes and that overexpression of PLT2 rescues the root meristem defects of the loss-offunction

mutant of TPST. Together, these results support that TPST acts to maintain root stem cell niche

by regulating basal- and auxin-induced expression of PLT1 and PLT2. TPST-dependent

sulfation of RGFs provides a link between auxin and PLTs in regulating root stem cell niche

maintenance.

Fig. 2. PLT1pro:PLT1:YFP and PLT2pro:PLT2:YFP expression are reduced in tpst-loss of function mutant root tips

compared with that of wild type.


论文：





2. Liu, F., Jiang, H., Ye, S., Chen, W., Liang, W., Xu, Y., Sun, B., Sun, J., Wang, Q.,

Cohen, J., and Li, C. (2010). The Arabidopsis P450 protein CYP82C2 modulates

jasmonate-induced root growth inhibition, defense gene expression and indole

glucosinolate biosynthesis. Cell Research 20: 539-552.

aqc

1-1

WT aqc1-1 WT aqc1-1

PLT1pro:PLT1:YFP PLT1pro:PLT1:YFP PLT2pro:PLT2:YFP PLT2pro:PLT2:YFP


47




Foundation of China (NSFC). Chinese Science Bulletin 55: 2197.

4. Wei, J., Wang, L., Zhao, J., Li, C., Ge, F., and Kang, L. (2010). Ecological trade-offs

between jasmonic acid-dependent direct and indirect plant defences in tritrophic

interactions. New Phytologist doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03491.x

专利：

1. 李传友，齐静，钱前，孙加强，李常保，蒋红玲，吴晓燕；来自水稻的与株型相关

基因及其编码蛋白与应用；专利号 ZL 200610144197.1；授权日期：2010 年 7 月 14

日

2. 李传友，李红美，卜庆云，蒋红玲；植物抗逆相关蛋白及其编码基因与应用；申请

号 2010191140484；申请日 2010 年 2 月 3 日（申请）

3. 李传友，李淑钰，王保，蒋红玲，刘小强，孙加强；一种与株型相关和/或与产量相

关蛋白及其编码基因与应用；申请号 201010168600.0；申请日 2010 年 5 月 4 日（申

请）

4. 李传友，李淑钰，王保，蒋红玲，刘小强，孙加强；与植物株型相关蛋白及其编码

基因；申请号 201010168639.2；申请日 2010 年 5 月 4 日（申请）


固定人员：

李传友，孙加强，蒋红玲，刘小强，王保

博士后：

任建峰，徐丽，李红双，李振军

研究生：

黄倬，赵久海，许莹修，李红美，张洁，陈谦，翟庆哲，闫留华，祁林林

李淑钰，陈蓉，周文焜，王航，李林


48

植物胁迫信号传导的分子机制（谢旗课题组）

Molecular mechanism of plant biotic and abiotic stress signaling

(Professor Qi Xie)


利用本明烟草瞬时表达建立一种植物高效的泛素化分析系统

蛋白泛素化系统影响着真核生物生长发育的各个方面，这种影响渗透了生物体的胚

胎生成，细胞周期，基因的转录调节，生物钟的形成与维持以及细胞的凋亡等过程。在

动物学研究领域，利用在培养的细胞中瞬时表达蛋白的方法来研究蛋白泛素连接酶与其

相应底物的特异性反应。瞬时表达蛋白的方法方便快捷，并且蛋白量大更利于后续试验

的实施。而在植物中还没有相应的快速检测蛋白泛素化的技术。烟草是一种常用的实验

室模式植物，利用烟草做蛋白瞬时表达有许多的优点并且整个蛋白表达过程耗时短。为

了推动植物中泛素化的研究，我们借鉴动物学家们的方法发明了一种在烟草中瞬时表达

蛋白来检测蛋白泛素化的系统，并以用公认的E3 COP1和其底物HY5, ELF3为例来举例说

明该蛋白泛素化系统的可靠性。我们证明了用所建立的烟草系统可以很方便的检测E3和

底物的相互作用；底物自身的泛素化以及蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用；

区分自身形式及其泛素化形式的底物蛋白；用烟草瞬时表达得到的E3和底物蛋白还可以

用来做体内或体外的泛素化反应。同时我们还优化了蛋白在烟草中的表达条件。该系统

已为多个实验室证明了相关蛋白的功能。相关结果也已经于2010年在The Plant Journal杂

志发表。

An efficient system to detect protein ubiquitination by agroinfiltration in Nicotiana

benthamiana

The ubiquitination proteasome pathway has been demonstrated to regulate all plant

developmental and signaling processes. E3 ligase/substrate–specific interactions and

ubiquitination play important roles in this pathway. However, only a few instances of E3

ligase–substrate binding and protein ubiquitination in plants have been shown by direct

evidence due to technical limitations. An efficient in vivo and in vitro ubiquitination assay

was developed for analysis of protein ubiquitination reactions by agroinfiltration expression

of both substrates and E3 ligases in Nicotiana benthamiana. Using a detailed analysis of the

well-known E3 ligase COP1 and its substrate HY5, we demonstrated that this assay allows

for fast and reliable detection of the specific interaction between the substrate and the E3

ligase, as well as the effects of MG132 and substrate ubiquitination and degradation. We were

able to differentiate between the original and ubiquitinated forms of the substrate in vivo with

antibodies to ubiquitin or to the target protein. We also demonstrated that the substrate and E3

ligase proteins expressed by agroinfiltration can be applied to analyze ubiquitination in vivo


49

or in vitro reactions. In addition, we optimized the conditions for different types of substrate

and E3 ligase expression by supplementation with the gene-silencing suppressor p19 and by

time-courses of sample collection. Finally, by testing different protein extraction buffers, we

found that different types of buffer should be used for different ubiquitination analyses. This

method should be adaptable to other protein modification studies.

图 1 利用本明烟草瞬时表达建立植物高效的泛素化分析系统。

Fig. 1 An efficient system to detect protein ubiquitination by agroinfiltration in N. benthamiana.


论文：







3. Teng, K., Chen, H., Lai, J., Zhang, Z., Fang, Y., Xia, R., Zhou, X., Guo, H., and

Xie, Q. (2010). Involvement of C4 Protein of Beet Severe Curly Top Virus (Family

Geminiviridae) in Virus Movement. PLoS ONE 5 (6): e11280. doi:10.1371/journal.

pone.0011280



subunit, interacts with SNX1 and modulates root growth in Arabidopsis. Journal of Cell

Science doi: 10.1242/jcs.069732

5. Zhang, S., Li, G., Fang, J., Chen, W., Jiang, H., Zou, J., Liu, X., Zhao, X., Li, X.,


50

Chu, C., Xie, Q., Jiang, X., and Zhu, L. (2010). The interactions among DWARF10,

auxin and cytokinin underlie lateral bud outgrowth in rice. J. of Integrative Plant Biology

52 (7): 626-638.

专利：

1. 谢旗，陈浩，吴耀荣；GDU3 基因的一种新用途；公开号 200910076901.8；公开日

2010 年 7 月 14 日（公开）

2. 谢旗，刘利静，张译月，唐三元；一种检测待测蛋白是否为泛素连接酶的底物的方

法；公开号 200910236487.2；公开日 2010 年 7 月 14 日（公开）

3. 谢旗，赖建彬，夏然；一种锌指蛋白基因的新用途；公开号 200810225513.7；公开

日 2010 年 6 月 9 日（公开）

4. 谢旗，李刚，张华伟，夏然，张译月；耐盐相关蛋白及其编码基因与应用；公开号

200810238998.3；公开日 2010 年 6 月 23 日（公开）

5. 谢旗，夏然；一种植物双向启动子 BIGDB1；申请号 202010521554.8；申请日 2010

年 10 月 27 日（申请）

6. 谢旗，夏然；一种植物双向启动子 BIGDB2；申请号 201010521550.X；申请日 2010

年 10 月 27 日（申请）


年 10 月 27 日（申请）


固定人员：

谢旗，杨小元，吴耀荣，夏然，唐三元

博士后：

程志娟，贾利强

研究生：

黄夏禾，林宝莹，赵庆臻，高婷，赵莉娜，崔凤，张华伟，刘利静，舒凯

李燕莉，王鹏飞

F


51

植物遗传工程研究（朱祯课题组）

Genetic Engineering in Higher Plants

(Professor Zhen Zhu)


1．超级杂交稻杂交优势机理的研究

杂交优势是指杂交种在生活力、生长势、抗逆性、适应性等各方面超过其亲本的现

象。杂交水稻是目前应用杂交优势最成功的作物之一。本研究以基因表达系列分析

（serial analysis of gene expression，SAGE）技术为平台，对超级杂交稻两优 2186 及其

亲本进行了比较转录谱分析，共找到 1183 个差异表达基因。分析结果显示，差异表达

基因主要显著富集在光合作用光反应和碳固定途径，并且大多数参与碳固定途径的关键

基因在 F1 代中均显示上调表达。进一步碳固定途径关键酶的酶活性分析和光合作用效

率检测结果表明碳固定途径在 F1 代中得到加强，这可能是在超级杂交稻产量提高和产

生杂交优势的重要原因。同时，分析结果还显示，差异基因与产量 QTL 存在相关性，

建立了基因差异表达与表型变化的联系。此外，基因表达调控网络分析发现，生物时钟

节律和光信号反应途径参与水稻杂交优势的调控网络（图 1）。我们的上述发现对于进

一步揭示植物杂交优势分子机理具有一定的理论价值。

1．Study on Heterosis Mechanism of Super-hybrid Rice

Heterosis is a biological phenomenon whereby the offspring from two parents show

improved and superior performance than either inbred parental lines. Hybrid rice is one of the

most successful apotheoses in crops utilizing heterosis. Transcriptional profiling of F1

super-hybrid rice Liangyou-2186 and its parents by serial analysis of gene expression (SAGE)

revealed 1,183 differentially expressed genes (DGs), among of which, DGs were found

significantly enriched in pathways such as photosynthesis and carbon-fixation, and most of the

key genes involved in carbon-fixation pathway exhibited upregulated expression in F1 hybrid

rice. Moreover, increased catabolic activity of corresponding enzymes and photosynthetic

efficiency were also detected, which combined to indicate that carbon fixation is enhanced in

F1 hybrid, and might probably be associated with the yield vigor and heterosis in super-hybrid

rice. By correlating DGs with yield-related quantitative trait loci (QTL), potential relationship

between differential gene expression and phenotypic changes was also found. In addition, a

regulatory network involving circadian-rhythms and light-signaling pathways was also found,

as previously reported in Arabidopsis, which suggest that such a network might also be related

with heterosis in hybrid rice (Figure 1). Altogether, the present study provides another view for

understanding the molecular mechanism underlying heterosis in rice.


52

2．转基因抗虫水稻研究进展

水稻是我国最重要的粮食作物，由于在水稻及其近缘种中没有发现鳞翅目害虫抗性

种质资源，难以通过常规育种技术培育抗虫水稻，因此采取转基因技术是培育抗鳞翅目

害虫水稻品种的唯一途径。在前期研究的基础上，联合我国四大稻作区的多家育种优势

单位，培育了多个无选择标记转基因抗虫水稻的优良衍生品系，育成了多个抗虫转基因

杂交稻苗头组合，均表现出优良的抗虫特性，和显著的增产性（表 1）。此外，还构建

了新型抗虫基因的表达载体，创制了多份无选择标记转基因抗虫新材料（品系），其中

无选择标记转 cry1Ab 基因抗虫水稻的抗虫试验表明，其不仅对二化螟、稻纵卷叶螟等

鳞翅目昆虫具有高抗虫性，其中一些对大螟也表现出高抗虫性。

2．Progress in transgenic insect-resistant rice study

Rice is the most important food crops in maintaining food security in China. As there is

no resources which have resistance to Lepidoptera found in rice and its related species, it is

difficult to cultivate pest-resistant rice by conventional breeding techniques. Transgenic

technology is therefore the only way to cultivate rice varieties resistant to Lepidoptera. Based

on the previous studies, we joint several advanced breeding units in the China four major rice

area and cultivated a number of marker-free insect-resistant rice lines and hybrid rice

combinations, which all showed excellent insect-resistant properties, and a significant

increased yield (Table 1). In addition, we have constructed new type of insect-resistant gene

expression vectors and cultivated some important marker-free transgenic new materials

(strains). Pest essay showed that the cry1Ab gene marker-free transgenic rice lines have not

only high resistance to striped stem borer, yellow stem borer and rice leaf folder, but some of

them have also high resistance to the pink borer.

A


53

表 1 科丰8号系列抗虫转基因杂交稻新组合示范表现

处理水稻材料

感虫

株率

（%）

白穗率

（%）

株高

（cm）

有效穗

（万/亩）

穗粒数

（穗）

实粒数

（穗）

结实率

（%）

千粒重

（g）

理论

产量

（kg/亩）

比对照

增产（%）

施用

杀虫剂

Ⅱ优科丰 8 号 1.33 0.2 121.5 15.83 162.2 140 86.3 28.5 631.6 11.24

天优科丰 8 号 2 0.3 117.2 16.35 156.4 141.2 90.3 28 646.4 13.84

特优科丰 8 号 4.67 0.3 120.4 15.32 163.1 148.6 91.1 28.8 655.7 15.48

谷优科丰 8 号 2 0.2 115.8 15.71 153.8 138.3 89.9 28.5 619.2 9.05

全优科丰 8 号 3.33 0.2 120.3 15.61 149.3 132.4 88.7 28.8 595.2 4.83

闽优科丰 8 号 1.33 0.2 124.3 14.88 176.2 156.1 88.6 29.2 678.2 19.44

Ⅱ优明 86（ck） 35.3 8.2 123.4 14.67 158.9 135.3 85.2 28.6 567.8 /

不施

杀虫剂

Ⅱ优科丰 8 号 6 0.5 121.3 15.26 165.2 141.8 85.8 28.5 616.7 168.1

天优科丰 8 号 4.67 0.4 116.3 16.12 153.4 140.3 91.5 28 633.3 175.2

特优科丰 8 号 3.33 0.3 123.8 14.95 168.1 139.2 82.8 28.8 599.3 160.5

谷优科丰 8 号 4.67 0.4 116.3 14.68 148.6 139.2 93.7 28.5 582.4 153.1

全优科丰 8 号 6 0.6 121.3 15.36 152.3 133.8 87.9 28.8 591.9 157.2

闽优科丰 8 号 7.33 0.7 126.6 14.82 173.5 152.5 87.9 29.2 659.9 186.8

Ⅱ优明 86（ck） 73.3 31.5 118.1 8.67 118.4 96.5 81.5 27.5 230.1 /

图 1 通过 SAGE 技术进行超级杂交稻与亲本间的比较转录谱分析。A：子代亲本间差异表达基因 GO 分类分析；

B：碳固定途径关键酶的酶活性主成分分析；C：差异表达基因参与的杂交优势调控网络分析。

Fig. 1 Comparative transcriptional profiling between super-hybrid rice and its parents via SAGE technology. A: Gene

ontology (GO) classification of differentially expressed genes (DGs); B: Principal component analysis (PCA) of

enzyme activity patterns in Carbon Fixation pathway; C: Gene network of DGs in hybrid rice by Pathway Studio

analysis

B C


54


论文：

1. Song, G., Zhai, H., Peng, Y., Zhang, L., Wei, G., Chen, X., Xiao, Y., Wang, L., Chen,

Y., Wu, B., Chen, B., Zhang, Y., Chen, H., Feng, X., Gong, W., Liu, Y., Yin, Z.,

Wang, F., Liu, G., Xu, H., Wei, X., Zhao, X., Ouwerkerk, P., Hankemeier, T.,

Reijmers, T., Heijden, R., Lu, C., Wang, M., Greef, J., and Zhu, Z. (2010).

Comparative transcriptional profiling and preliminary study on heterosis mechanism of

super-hybrid rice. Molecular Plant Advance Access published: 1-14 doi:

10.1093/mp/ssq046

2. Kokkirala, V., Peng, Y., Abbagani, S., Zhu, Z., and Umate1, P. (2010). Subcellular

localization of proteins of Oryza sativa L. in the model tobacco and tomato plants. Plant

Signaling & Behavior 11: 1-6

3. 朱祯, 曲乐庆, 张磊 (2010). 水稻转基因研究及新品种选育. 生物产业技术 17:

28-34.

4. 朱祯 (2010). 转基因水稻研发进展. 中国农业科技导报 12: 9-16.

论著：

Chen, S., Su, J., Deng, Z., Fu, Q., Xu, H., Chen, J., Zhai, H., Chen, Z., Wei, X., Hu, C.,

Yan, J., Li, Y., Gong, W., Liu, X., Xiao, G., Xie, H., Wang, F., and Zhu, Z. (2010).

Developing highly insect-resistant transgenic super hybrid rice and the effects of transgenic

rice on nontarget arthropod population density. Xie, F., Hardy, B., editors. Accelerating

hybrid rice development. Los Baños (Philippines): International Rice Research Institute. pp.

293-304.

专利：

1. 朱祯，孙爱君；转化水稻蔗糖转运蛋白基因 OsSUT5Z 提高作物产量；申请号

201010219005.5；申请日 2010 年 6 月 25 日（申请）

2. 朱祯，陈斌；与光合作用相关的 DNA 分子及其应用；申请号 201010544466.X；申

请日 2010 年 11 月 15 日（申请）


固定人员：


55

朱祯，魏晓丽，张磊，戴艳

博士后：

李洪涛

研究生：

陈斌，张玉，陈华，冯秀晶，师玉华，王晓芳，李明，张迪，陈书元


56

植物基因表达调控（储成才课题组）

Regulation of Gene Expression in Plants

(Professor Chengcai Chu)


1. 水稻直立密穗突变体 dep2 的分离与 DEP2 基因功能的鉴定

我们从本实验室构建的水稻突变体库中筛选获得了 3 个直立密穗型等位突变体

（dense and erect panicle 2, dep2）。dep2 突变体的主要表型为穗和茎秆变短，而穗轴和

茎秆的直径增加，使得穗的机械支撑力增强，同时由于穗轴以及分枝长度的缩短而穗籽

粒着生密度显著增加，导致穗显得密集而直立。dep2 突变体各器官整体上都表现出变

短变宽的表型；组织学观察发现，突变体各器官纵向上的变短是由于细胞数目的减少引

起的；通过细胞周期相关标记基因的表达分析表明，突变体中的细胞分裂受到抑制。对

于突变体幼穗发育过程的观察发现，在幼穗分化的早期，各个分生组织原基的分化都没

有受到影响，而在穗的快速伸长阶段 dep2 和野生型差异显著，结合 DEP2 基因的表达

在穗长为 5 厘米左右时达到峰值，我们认为 DEP2 基因主要影响穗发育的第八个时期，

也就是穗的快速伸长时期。

通过图位克隆方法分离得到 DEP2 基因，其开放读码框为 4,098 bp，编码含 1,365

个氨基酸残基的未知功能蛋白，功能互补实验证实了突变体的表型是由 DEP2 控制的。

GUS 报告基因表达表明，DEP2 在根、茎、叶、花的幼嫩部位高度表达，而在稍成熟的

部位则检测不到表达，暗示了 DEP2 与细胞分裂有关。GFP-DEP2 融合蛋白瞬时表达表

明 DEP2 在细胞核、细胞质及细胞膜中都有分布。系统进化分析表明，DEP2 是植物中

特有的一类功能未知蛋白，通过 MEME 软件对该蛋白及相似性序列结构域分析，推测

该基因在进化过程中发生了一次基因融合。拟南芥中的 CIP7 是 DEP2 唯一有功能注释

的相似性蛋白，但实验结果表明 DEP2 不能和 COP1 相互作用，也没有转录激活活性。

图 1 dep2 突变体表型分析

Fig. 1

dep2 Mutant Phenotypes. (A, B) Gross

morphology (A) and panicle morphology (B)

of wild type (left) dep2-1(right) at mature

stage. Bar=10 cm. (C) Comparison of the

mature grains between the wild type (left)

dep2-1(right). Bar=5 mm. (D) Comparison of

the panicle branching between the wild type

and dep2-1. Bar=10 cm.


57

通过激素敏感性实验以及构建双突变体，发现 DEP2 和植物激素 GA 及 BR 无关，

但 DEP2 基因的表达受 IAA 调控，DR5-GUS 染色以及生长素极性运输实验表明突变体

中生长素的极性运输受到了一定的抑制，这可能是突变体细胞分裂受到抑制以及器官极

性生长发生改变的原因。

由于 dep2 突变体穗型直立、叶片短宽、株型紧凑、抗倒伏能力增强等，和超高产

理想株型模式一致。尽管千粒重的降低使单株产量有一定的下降，但由于改善了群体结

构和光和效率，田间试验结果表明突变体产量并未降低。因此，对 DEP2 基因的克隆及

其功能的研究不仅有助于揭示直立穗形成的分子机理，同时对于新的直立穗型品种的选

育也具有重要的实践意义。

1. Map-Based Cloning and Functional Analysis of Dense-and-Erect Panicle 2 (DEP2)

Gene in Rice

By a large scale screening of our T-DNA mutant population, a dense and erect panicle 2

(dep2) mutant, which shows a dense and erect panicle phenotype, was identified. It was

shown that decrease of the panicle length in dep2 is caused by the defect in cell division.

Further analysis demonstrates that the formation of primordia was not affected in dep2. No

noticeable difference could be observed at the early stage of panicle elongation, the

difference is only found after the panicle grew to 5 cm in length, which the panicle of the

mutant was distinctively shorter than the wild type. We concluded that DEP2 mainly affects

the rapid elongation of rachis, primary and secondary branches but doesn’t impair the

initiation or formation of panicle primordia.

The genetic analysis of the backcross progenies revealed the dep2 mutant is caused by a

single recessive mutation. Map-based cloning revealed that DEP2 encodes a plant specific

protein with unknown function. Functional complementation confirmed that the loss of DEP2

led to the mutant phenotype. Expression profile revealed that DEP2 is highly expressed in

young tissues with the most abundance in young panicles. The signal of DEP2-GFP fused

protein could be detected in the cytoplasm, plasma membrane and nucleus. Phylogenetic

analysis revealed that DEP2 had a merge process in evolution. The only existing low similarity

to CIP7 in Arabidopsis is found at the N-terminal of the protein, while the COP1 interacting

motif, transcription activation domain and the nuclear localization signal domain are all

missing in DEP2. Genetic and physiological analysis suggests that the dep2 phenotype is

unrelated to GA and BR. The qRT-PCR analysis revealed that the expression of DEP2 can be

regulated by IAA. Further analysis showed the auxin distribution in young panicles and polar

auxin transport were both altered in the mutant.

Since the 1980s, a number of high-yielding japonica erect panicle rice varieties have been

released, most of them are directly or indirectly derived from an Italy variety Balilla. The

extensive use of limited erect panicle sources, however, causes a bottleneck effect in the

genetic background when breeding for new varieties, which may cause an eventual genetic

vulnerability of crops to pests and diseases. Further studies to elucidate the molecular

mechanism of DEP2 can help us understand the developmental process of rice panicle, on the

other hand, it was shown that dep2 optimizes canopy structure and significantly increases


58

lodging and fertilizer resistance, this suggests that DEP2 identified in this study may provide

another candidate in breeding practice.

2. DLT 介导的油菜素内酯信号传导途径

油菜素内酯（Brassinosteroid, BR）是植物内源合成的一类重要的生长促进型甾醇类

激素，参与到植物生长发育的各个方面，包括细胞伸长、维管组织分化、开花、衰老、

抗逆、抗病等。其信号传导途径近年来在双子叶模式植物拟南芥中取得了快速进展，并

已有了比较完整的认识，然而在单子叶模式植物水稻中，其相关的研究还很零散。目前

相关植物突变体和转基因工作均已显示出 BR 在提高植物产量中的巨大应用潜力，因此

在重要的粮食作物水稻中开展有关BR信号传导及下游功能机制的研究具有重要的理论

和应用意义。

图 2 dlt 表型分析。A 和 B：营养生长（A）和生殖生长（B）时期 dlt 整体表型。C-E：剑叶及以下的三片叶的叶

夹角。F：第三茎节中部纵向切片观察，标尺为。G：各茎节比例示意。

Fig. 2 The phenotype of dlt.


59

通过对本研究组构建的水稻突变体库进行筛选，获得一个半矮化少分蘖突变体

（dwarf and low-tillering, dlt），表现出典型的 BR 温和突变体的多向性表型，包括矮化

深绿、叶片短而宽厚、叶夹角变小、株型紧凑、第二茎节特异性缩短等。对突变基因进

行图位克隆发现 DLT 编码植物特异的 GRAS 蛋白家族中的一员，突变体在此基因内部

含有 62bp 缺失。将野生型 DLT 基因导入突变体中能完全互补突变体的表型，对野生型

DLT 进行 RNA 干涉得到和突变体类似的表型，而过表达 DLT 则引起和突变体完全相反

的表型，这些转基因实验充分证明 DLT 控制着突变体的诸多表型。叶夹角和胚芽鞘对

活性 BR（Brassinolide, BL）的敏感性实验证明，dlt 是一个 BR 不敏感的突变体。定量

RT-PCR 分析发现 BR 合成基因及 DLT 自身的转录水平在突变体中都明显升高，而且外

源施加 BL 对这些基因表达的抑制程度在突变体中都明显减弱，同时突变体中多个 BR

响应基因的表达水平都有所变化。进一步对 DLT 启动子的分析发现了三个 BR 反应元

件，并在体外用凝胶阻滞实验证明了 OsBZR1 能够结合此元件，说明 DLT 可能在转录

水平上受 OsBZR1 直接调控，从而介导 BR 的信号传导过程。

2. DLT mediates brassinosteroid responses in rice

Brassinosteroids (BRs) are a class of phytohormones that have various effects on plant

growth and development. Rapid progress has been made on brassinosteroid signaling in

Arabidopsis. However, little is known about BR signaling in monocotyledons. Considering

the rice as an important crop plant and BR as an important plant hormone with great potential

in biotechnology, elucidation of BR signaling and BR response mechanisms is particularly

significant.

We characterized a rice dwarf and low-tillering (dlt) mutant which has pleiotropic

phenotype including dwarf, dark-green, erect and short leaf, compact structure and so on.

The dwarf phenotype of dlt is mostly similar to BR-deficient or signaling mutants in rice. We

cloned the corresponding gene via map-based cloning and further verified by complementary

analysis. RNA interfering (RNAi) of DLT led to a similar phenotype as dlt mutant, while

overexpression of DLT resulted in a totally converse phenotype. DLT encodes a new member

of plant specific GRAS family and has a 62bp deletion in dlt mutant. Both lamina inclination

and coleoptile elongation assays showed that dlt is insensitive or much-less responsive to

brassinolide (BL), the most active BRs, suggesting that DLT is involved in BR signaling.

Consistent with the conclusion, quantitative RT-PCR found both the BR-biosynthesis genes

and DLT transcripts accumulates in dlt mutant together with the changed expression of

several BR signaling genes and responsive genes. In addition, three BR response elements

were identified in DLT promoter and gel mobility shift assay showed that OsBZR1 can bind

to the element, demonstrating DLT could be directly regulated by OsBZR1 at transcriptional

level to mediate BR responses.


论文：


60



panicle outgrowth and elongation. Cell Research 20: 838-849.

2. Wang, Y., Chen, C., Loake, G., and Chu, C. (2010). Nitric oxide: promoter or

suppressor of programmed cell death? Protein & Cell 1 (2): 133-142.

3. Spadaro, D., Yun, B., Spoel, S., Chu, C., Wang, Y., and Loake, G. (2010). The redox

switch: dynamic regulation of protein function by cysteine modifications. Physiologia

Plantarum 138 (4): 360-371.



geminivirus infection by activating the salicylic acid pathway. Plant J. 62:12-23.

5. Qin, X., Liu, Y., Mao, S., Li, T., Wu, H., Chu, C., and Wang, Y. (2010). Genetic

transformation of lipid transfer protein encoding gene in Phalaenopsis amabilis to

enhance cold resistance, Euphytica doi: 10.1007/s10681-010-0246-4


Chu, C., Xie, Q., Jiang, X., and Zhu, L. (2010) The interactions among DWARF10,

auxin and cytokinin underlie lateral bud outgrowth in rice. J. of Integrative Plant Biology

52 (7): 626-638.

专利：

储成才，李峰，刘文波，唐久友，童红宁，胡斌，李春来，方军；DEP2, A Dense and Erect Panicle

Gene and Uses Thereof；申请号PCT/CN2010/070670；申请日 2010年2月11日（申请）


固定人员：

储成才，王义琴，方军，曹守云，童红宁，唐久友

博士后：

魏丕伟，苏鸓

研究生：

汪鸿儒，刘丰泽，李峰，李春来，杨昭，徐波，林爱红，胡斌，刘林川

候晓梅，车荣会，梁成真，杜琳，王威


61

生物信息学和系统生物学（王秀杰课题组）

Bioinformatics and Systems Biology

(Professor Xiujie Wang)


通过对AGO1与AGO4结合的小RNA的深测序揭示AGO蛋白的新功能

作为小分子RNA功能通路上的重要功能元件，ARGONAUTE（AGO）蛋白介导其结

合的小分子RNA与靶基因结合。拟南芥基因组编码10个AGO蛋白，分别具有特异或冗余

的功能。其中，AGO1主要参与microRNA与siRNA通路，在转录后调控起作用，而AGO4

主要通过24nt的内源小RNA调控转录水平的基因沉默。本工作中，我们开发了一个具有

较高灵敏度的两步小RNA分离方法，利用Solexa测序对拟南芥花、叶、根和幼苗中的小

分子RNA进行了大规模测序，发现了一些新的microRNA, 具有相性表达的小RNA簇和反

义RNA产生的小RNA。通过对microRNA前体上小RNA的分布分析，我们发现了的一个

新的microRNA评判标准。我们利用组织特异的测序结果绘制了拟南芥microRNA的表达

谱，并且发现了一批由已知microRNA前体编码的新的microRNA。研究发现30%左右

AGO1结合的小RNA是24 nt 长的，并且与21 nt 长的小RNA产生于基因组的不同位置。

我们还发现依赖于RNA聚合酶IV（Pol IV）的小RNA大多数是结合AGO4的24 nt 长小

RNA，而依赖于RNA聚合酶V （Pol V）的小RNA大多数是结合AGO1的21 nt 长小RNA，

提示AGO1可能在RNA聚合酶V作用途径中起作用。

Deep sequencing of small RNAs specifically associated with AGO1 and AGO4 uncovers

new AGO functions

As important components of small RNA (smRNA) pathways, Argonaute (AGO) proteins

mediate interaction of incorporated smRNAs with their targets. Arabidopsis contains 10 AGO

proteins with specialized or redundant functions. Among them, AGO1 mainly acts in miRNA

and siRNA pathways for post-transcriptional gene silencing (PTGS) whereas AGO4 regulates

transcriptional gene silencing (TGS) via endogenous 24-nt smRNAs. To fully characterize

smRNAs associated with AGO1 and AGO4, we developed a two-step protocol to purify

AGO/smRNA complexes from flowers, leaves, roots and seedlings with enhanced sensitivity,

and sequenced the smRNAs by Solexa technology. Novel miRNAs, phased smRNA clusters

and nat-siRNAs were identified. Observation of read distribution on miRNA precursors

discovered a novel feature for authentic miRNAs. Organ specific sequencing provided digital

expression profiles of all sequenced smRNAs, especially for known and novel miRNAs. The

presence and conservation of collateral miRNAs on known miRNA precursors were also

investigated. Unexpectedly, about 30% of AGO1-associated smRNA species were 24-nt long

and unrelated to the 21-nt species. Further analysis showed that Pol IV-dependent smRNAs


62

were mainly 24-nt AGO4-associated whereas Pol V-dependent ones were 21-nt smRNAs and

bound to AGO1, suggesting the potential involvement of AGO1 in Pol V-related pathways.

Fig. 1 Expression profiles of Arabidopsis miRNAs. F, flowers; L, Leaves; R, roots; S, seedlings.


63

Fig. 2 Collateral miRNAs identified from known miRNA precursors.


论文：

1. Li, Y., Liu, X., Huang, L.,Guo, H., and Wang, X. (2010). Potential coexistence of both

bacterial and eukaryotic small RNA biogenesis and functional related protein homologs

in Archaea. J. Genet. Genomics 37: 493-503.

2. Yang, W., Zhou, Q., and Wang, X. (2010). Regulation beyond genome sequences:

DNA and histone methylation in embryonic stem cells. Front. Biol. 5: 41-47.

3. Liu, L., Luo, G., Yang, W., Zhao, X., Zheng, Q., Lv, Z., Li, W., Wu, H., Wang, L.,

Wang, X., and Zhou, Q. (2010). Activation of the imprinted Dlk1-Dio3 region

correlates with pluripotency levels of mouse stem cells. J. Biol Chem. 285: 19483-19490.

4. Zhang, Y., Liu, J., Jia, C., Li, T., Wu, R., Wang, J., Chen, Y., Zou, X., Chen, R.,

Wang X., and Zhu, D. (2010). Systematic identification and evolutionary features of

rhesus monkey small nucleolar RNAs. BMC Genomics 11: 61.



Genomics 95 (1): 47-55

专利：

1. 周琪，王秀杰，王柳，刘蕾，赵小阳，杨维，骆观正，吕卓，郑钦元，吴华君，李

伟；用于鉴定或调控细胞多能性的关键基因、microRNA、其它非编码 RNA 或其组

合；申请号 PCT/CN2010/071622；申请日 2010 年 4 月 7 日（申请）

2. 王秀杰，王猛，储成才，曹守云；启动子 AFB4 及其应用；申请号 201010183227.6；

申请日 2010 年 5 月 19 日（申请）

3. 王秀杰，王猛，储成才，曹守云；启动子 miR172c 及其应用；申请号 201010183307.1；

申请日 2010 年 5 月 19 日（申请）


64


固定人员：

王秀杰，王猛，骆观正，刘金玲，王志敏，蔺寒玉，刘波，甄志军

研究生：

陈同，王亦男，吴华，刘修营，冯桂海，杨维，马英克，孙海汐，骆观正

赵营涛，王欢


65

乙烯信号传递与植物胁迫和生长发育反应（张劲松课题组）

Ethylene receptor signaling, plant growth and stress responses

(Professor Jinsong Zhang)


乙烯是植物体内一种重要的气态激素，调控了植物生长发育的多个方面，包括种子

萌发、根的形成、花的发育、果实的成熟、衰老以及生物和非生物胁迫反应等。然而，

对于乙烯信号在盐胁迫反应中的作用还知之甚少。我们在前面的研究中发现，拟南芥乙

烯信号突变体 etr1 和 ein2-1 对盐胁迫超级敏感。本论文进一步研究了乙烯信号通路中

的膜蛋白 EIN2 在盐胁迫下的功能,并筛选得到了一个与 EIN2 相互作用的蛋白 ECIP1，

对它们在植物生长和胁迫反应中的作用进行了分析。ein2-1 和 ein2-5 均为 EIN2 的功能

缺失突变体。在盐胁迫下， ein2-1 的种子萌发率低于野生型，幼苗也为盐敏感表型，

可能由于盐胁迫下 ein2-1 具有更高的相对离子渗露，较少的脯氨酸积累和降低的叶绿素

含量所致。盐胁迫后，ein2-1 中 K+/Na

+比率显著的降低。过量表达 EIN2 的 COOH 端能

抑制 ein2-5 的盐敏感性，表明 EIN2 在盐胁迫中起着正调节的作用(图 1)。此外，我们

分析了乙烯信号通路中 EIN2 下游转录因子 EIN3 及 EIL1 双突变体 ein3-1 eil1-1 在盐胁

迫下的表型。ein3-1 eil1-1 表现为盐敏感。我们进一步研究了 EIN2 的相互作用蛋白。由

于 EIN2 的 N 端是跨膜区，我们通过 CytoTrap 酵母双杂交技术，用 EIN2 的 COOH 端

作为诱饵蛋白筛选拟南芥 cDNA 文库，得到一个和 EIN2 的 COOH 相互作用的蛋白

ECIP1（EIN2-CEND-INTERACTING-PROTEIN 1）。ECIP1 含有 MA3 结构域组成。酵

母双杂交和GST-Pull Down 分析的结果表明EIN2 -CEND的D和CD 结构域能和ECIP1

相互作用。ECIP1 也能和 ETR2 和 EIN4 的 COOH 端相互作用，表明 ECIP1 可能作为一

个信号组分，在乙烯受体和 EIN2 之间起作用。ECIP1 主要定位在细胞质和质膜。ECIP1

的功能缺失突变体 ecip1-1 和 ecip1-2 导致种子萌发盐敏感性的增加，但提高了幼苗的

耐盐性（图 2）。这两个突变体在高浓度的 ACC 处理下敏感，具有早开花的表型。为了

研究 ein2-1 和 eicp1 之间遗传上的相互作用，构建了 ecip1 ein2-1 的双突变体。双突变

体在乙烯反应和盐胁迫中表现了与 ein2-1 类似的表型，但是在影响子叶大小和开花时间

上 ein2-1 和 ecip1 具有协同的效应。上述结果表明 ECIP1 可能位于 EIN2 的上游调控了

乙烯三重反应和盐胁迫反应，但是在子叶大小和开花控制上和 EIN2 具有协同的功能。

Ethylene signaling regulates plant growth and development. However, its roles in salt

stress response are less known. Here we studied functions of EIN2, a central membrane

protein of ethylene signaling, and its interacting protein ECIP1 in salt stress responses.

Mutation of EIN2 led to extreme salt sensitivity as judged from phenotypic and physiological

changes, and overexpression of C-terminus of EIN2 suppressed salt sensitivity in ein2-5,

indicating that EIN2 is required for salt tolerance. Downstream components EIN3 and EIL1

are also essential for salt tolerance because ein3-1eil1-1 double mutant showed extreme

salt-sensitive phenotype. A MA3 domain-containing protein ECIP1 was further identified to


66

interact with EIN2 in yeast two-hybrid assay and GST pull-down assay. ECIP1 also

interacted with ethylene receptors ETR2 and EIN4. Loss-of-function of ECIP1 resulted in

enhanced ethylene response but altered salt response during seed germination and plant

growth. Double mutant analysis revealed that ein2-1 was epistatic to ecip1. These studies

strengthen that interaction between ECIP1 and EIN2 regulates ethylene response and salt

stress response.

图 1 乙烯突变体在盐胁迫下的反应。

Fig. 1 Phenotype of ethylene response mutants under salt stress.

图 2 盐胁迫下突变体表型比较。

Fig. 2 Performance of various mutants under salt stress.


67


论文：



(Oryza sativa) plants. Plant J. 62 (2):316-329.




3. Ma, B., Chen, S. and Zhang, J. (2010). Ethylene signaling in rice. Chinese Science

Bulletin 55: 2204-2210.

专利：

1. 张劲松，陈受宜，谢宗铭，何锶洁，杜保兴；大豆 Trihelix 转录因子(GmGT2A)及

其编码基因与应用；专利号 ZL 200610089212.7；授权日期：2010 年 6 月 9 日

2. 张劲松，陈受宜，刘云峰，张万科，马彪，林晴；与油脂代谢调控相关的转录因子

GmMYB73 及其编码基因与应用；申请号 201010033990.0；申请日 2010 年 1 月 12

日（申请）

3. 张劲松，陈受宜，牛灿芳，马彪，张万科，林晴，何锶洁；GENES CONFERRING STRESS

TOLERANCE IN PLANTS AND USES THEREOF （ TaWRKY2/19 ）；申请号

PCT/CN2010/070736；申请日 2010年2月24日（申请）

4. 马彪，张劲松，陈受宜，刘鹏，张万科，何锶洁，林晴；一种盐诱导的启动子及其

应用；申请号 201010178188.0；申请日 2010 年 5 月 14 日（申请）

5. 张劲松，陈受宜，刘鹏，张万科，何锶洁，林晴；植物耐逆性相关蛋白 GmSIK1 及

其编码基因与应用；申请号 PCT/CN2010/077770；申请日 2010 年 10 月 15 日（申

请）


固定人员：

张劲松，马彪，何锶洁

研究生：

陶建军，陈丽娟，刘云峰，陈昊伟，宋庆鑫，王晓红，段凯旋，陈辉，殷翠翠

仵石磊


68

植物细胞壁形成及其生物学功能研究（周奕华课题组）

Molecular Mechanism in Plant Cell Wall Metabolism and Formation

(Professor Yihua Zhou)


1. 完成了BC12基因的克隆和功能研究

BC12是继BC11之后克隆的另一个脆秆控制基因，它编码一个马达蛋白Kinesin-4。其

拟南芥同源基因FRA1突变后，有与bc12突变体类似的表型，即矮生、茎秆机械强度下降。

细胞学分析发现矮生的表型主要由细胞数量的减少造成；而脆秆的表型是由于纤维素微

纤丝排列异常、同时细胞壁成分改变而造成。Real-time PCR发现该基因是一个组成型表

达的基因，但在穗部、茎秆以及根中表达量较高。组织原位杂交表明，该基因主要在上

述器官的分裂旺盛区，如根尖、茎节以及花器官的分生组织大量表达，说明该基因可能

与细胞分裂有关。我们还完成了有关该蛋白的体外生化实验。而亚细胞定位实验发现，

该蛋白与其拟南芥同源蛋白不同，具有一个核定位信号，原生质体转化或动物细胞系的

转染实验证明它为核定位和胞质定位的蛋白，说明它可能具有不同的生物学功能。通过

对野生型与突变体根尖细胞中有丝分裂不同微管矩阵的统计，发现突变体细胞处于有丝

分裂的较少，有丝分裂的进程在突变体中受到了抑制。随后我们进行了大量的细胞学、

分析生物学和生化实验，证明BC12在体内能与微管结合、并能与一CDKA蛋白结合（该

互作可能与其被磷酸化有关），阐述了BC12在水稻纤维素微纤丝排列中的功能及对植物

生长发育的重要性。该工作受院方向性项目（KSCX2-YW-N-050）、自然科学基因

（30870141）和973项目（2006CB100100）的支持，已经发表在Plant Journal上。

1. Functional characterization of BC12

Kinesins are a large gene family involved in many basic processes of plant development.

However, the number of functionally identified kinesins in rice is very limited. Here, we

report a functional characterization of Brittle Culm12, a gene encoding a Kinesin-4 protein.

bc12 mutants display a dwarfism phenotype that results from a significant reduction in cell

number and a brittleness that is due to alteration of cellulose microfibril orientation and wall

composition. BC12 is expressed mainly in tissues undergoing cell division and secondary

wall thickening. In vitro biochemical analyses verified BC12 as an authentic motor protein.

This protein was found to be present in both nucleus and cytoplasm and to associate with

some microtubule arrays during cell division. Mitotic microtubule array comparison, flow

cytometric analysis and expression assays of cyclin-dependent kinase (CDK) complexes in

root-tip cells showed that cell cycle progression is affected in bc12 mutants. BC12 is very

likely being regulated by CDKA;3 based on yeast two-hybrid and microarray data. Therefore,

BC12 functions as a dual-targeting kinesin protein and is implicated in cell cycle progression,


69

cellulose microfibril deposition and wall composition in the monocot plant rice. This work

was supported by the grant from the Knowledge Innovation Program of the Chinese

Academy of Sciences (KSCX2-YW-N-050), the National Natural Science Foundation of

China (30870141), and the Ministry of Sciences and Technology of China (2006CB100100).

Fig. 1 Phenotypic characterization of bc12 mutant. (A) 3-month-old wild-type and bc12 plants. (B) Internodes of wild-type

and bc12 plants. (C) 7-day-old wild-type and bc12 seedlings. (D and E), TEM micrographs of bc12 sclerenchyma

cells. (F and G), FESEM micrographs of cellulose microfibrils in wild-type and bc12 sclerenchyma cells. Bar = 15 cm

in A, 10 cm in B, 0.4 cm in C, 2 µm in D and E, and 250 nm in F and G.

2. 完成了BC3基因的克隆与功能研究

BC3是一经典的脆秆控制基因，早在1995年日本科学家就报道了该基因的定位，但

却没完成基因克隆。我们利用图位克隆的方法分离到该基因，证明它是由于17个碱基缺

失造成蛋白提前终止和隐性突变性状。我们通过功能互补试验和对野生型及突变体的表

型观察、细胞学和力学测定发现，该基因主要影响细胞壁次生壁的结构及茎秆的力学性

质。它的突变造成次生壁S2层结构破坏及茎秆的机械支撑力下降。同时我们还对不同发

育阶段的多个组织的细胞壁成分进行了详细的分析，发现纤维素含量明显下降是共同的，

而其他糖成分有一定增加。原位杂交和BC12promoter-GUS转基因分析证明该基因主要在维

管束和厚壁细胞等机械组织中表达，与表型相符，同时该基因在细胞分裂旺盛的根尖也

有表达。亚细胞定位研究表明该蛋白为膜周蛋白。而GFP标记的BC3与红色荧光蛋白标记

的多个囊泡的标记蛋白共定位研究证明，它能与CCV和TGN共定位，说明它可能参与CLC

介导的内吞过程。同时，其荧光信号能与大部分FM4-64（内吞染料）的信号在染色5 min

到30 min内共定位，确定它的确参与复杂的内吞过程，但可能还与其它膜泡转运过程也

有关。进一步研究发现，在bc3突变体和BC3-GFP过量表达植株中，CESA4蛋白在质膜上

的风度明显改变，说明BC3可能通过直接或间接调控CESA蛋白的转运，从而导致质膜上

CESA蛋白含量的变化，进而引起纤维素合成异常及茎秆机械强度下降。该工作受973项

目（2007CB108803）和院方向性项目（KSCX2-YW-G-033）的支持，已经发表在Plant Journal

上。


70

2. Functional characterization of BC3

Membrane trafficking between the plasma membrane (PM) and intracellular

compartments is an important process that regulates the deposition and metabolism of cell

wall polysaccharides. Dynamin-related proteins (DRPs), which function in membrane

tubulation and vesiculation are closely associated with cell wall biogenesis. However, the

molecular mechanisms by which DRPs participate in cell wall formation are poorly

understood. bc3 is one of the classic brittle culm (bc) mutants that has been mapped onto

Chromosome 2 of rice, but without further gene cloning or functional characterization. Here,

we report the functional characterization of Brittle Culm3 (BC3), a gene encoding OsDRP2B.

Consistent with BC3’s expression in mechanical tissues, the bc3 mutation reduces mechanical

strength, which results from decreased cellulose content and altered secondary wall structure.

OsDRP2B, one of three members of the DRP2 subfamily in rice, was identified as an

authentic membrane-associated dynamin via in vitro biochemical analyses. Subcellular

localization of fluorescence-tagged OsDRP2B and several compartment markers in protoplast

cells showed that this protein not only lies at the PM and the clathrin-mediated vesicles but

also is targeted to the trans-Golgi network (TGN). An FM4-64 uptake assay in transgenic

plants that express green fluorescent protein-tagged OsDRP2B verified its involvement in an

endocytic pathway. BC3 mutation and overexpression altered the abundance of cellulose

synthase catalytic subunit 4 (OsCESA4) in the PM and in the endomembrane systems. All of

these findings lead us to conclude that OsDRP2B participates in the endocytic pathway

probably as well as in post-Golgi membrane trafficking. Mutation of OsDRP2B disturbs the

membrane trafficking that is essential for normal cellulose biosynthesis of the secondary cell

wall, thereby leading to inferior mechanical properties in rice plants. This work was

supported by grants from the Ministry of Sciences and Technology of China (2007CB108803)

and the Knowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Sciences

(KSCX2-YW-G-033).

Fig. 2 BC3 directly and indirectly affects CESA4 abundance at the plasma membrane. (A) BC3 is targeted to the TGN

marker, mRFP-SYP61. (B) Western blotting of plant proteins isolated from bc3 mutant and transgenic plants with

anti-OsCESA4 antibodies. BC3GOE, OsDRP2B-GFP overexpression plants; DEX, the endomembrane fraction; LC,

loading control; PEG, the plasma membrane fraction; TM, total membranes. Bar = 5 µm.


71

3. 水稻抗倒伏性研究

水稻的茎秆机械强度是重要的农艺性状，与作物的抗倒伏性及稳产有着非常密切的

关系。尽管该性状极易受环境及种植条件的影响，但根本上还是与细胞壁的特性直接相

关。我们拟从细胞壁的合成和调控等方面对水稻的抗倒伏性形成的分子机理进行研究，

最终实现对该性状的遗传改良。目前正在进行材料收集、整理及表型分析等研究。

3. Lodging resistance in rice

Mechanical strength is an important agronomy trait of rice plants (Oryza sativa L.) that

affects lodging and gain yield. As a prominent physical property of cell walls, mechanical

strength is highly associated with cell wall properties, because this trait reflects upon the

structure of different wall polymers and how they interact. Studies on the mechanisms that

regulate the mechanical strength are therefore equal to uncovering the functions of genes in

cell wall biosynthesis and remodeling, and also contribute to lodging resistance. We have

collected several varieties that have different lodging exhibition. Relative studies are being

conducted, which may improve the breeding process for lodging resistant rice varieties in

future.


论文：


Zhou, Y. (2010). The rice dynamin-related protein DRP2B mediates membrane

trafficking and thereby plays a critical role in secondary cell wall cellulose biosynthesis.

Plant Journal 64: 56-70.


and Zhou, Y. (2010). Brittle Culm12, a dual-targeting Kinesin-4 protein, controls cell

cycle progression and wall properties in rice. Plant Journal 63: 312-328.

3. Li, R., Xiong, G., Zhang, B., and Zhou, Y. (2010). Rice plants response to the

disruption of OsCSLD4 gene. Plant Signaling & Behavior 5 (2): 1-4.

4. Li, R., Xiong, G., and Zhou, Y. (2010). Membrane trafficking mediated by OsDRP2B

is specific for cellulose biosynthesis. Plant Signaling & Behavior 5 (11): 1-4.

5. Tang, C., Huang D., Yang, J., Liu, S., Sakr, S., Li, H., Zhou, Y., and Qin, Y. (2010).

The sucrose transporter HbSUT3 plays an active role in sucrose loading to laticifer and

rubber productivity in exploited trees of Hevea brasiliensis (para rubber tree). Plant Cell

and Environment 33: 1708-1720.


72

专利：

1. 李家洋，周奕华，钱前；水稻茎秆机械强度控制基因BC10及其应用；公开号

200910077629.5；公开日 2010年8月11日（公开）

2. 周奕华，钱前，张保才；水稻茎秆机械强度和粒重控制基因 BC14 及其应用；申请

号 201010240106.0；申请日 2010 年 7 月 30 日（申请）


固定人员：

周奕华，余柏胜，刘香玲，张保才

博士后：

宋学勤

研究生：

石艳云，李蕊，刘立峰，张泗举，黄德宝，上官科科


73

植物天然产物代谢（王国栋课题组）

Plant Natural Products Metabolism

(Professor Guodong Wang)


NAD/NADP 是生物体内重要的辅酶分子及电子传递载体，参与了几乎所有的机体

代谢活动。近年来研究发现 NAD 还可以作为一些酶促反应（如 Sir2 和 PARP 等）的底

物，通常在这些反应中 NAD 会被消耗释放出尼克酰胺（Nicotinamide）和以 ADP-核糖

（ADP-ribose）为母体结构的化合物。在植物体内尼克酰胺通过 Preiss-Handler 途径返

回 NAD 生物合成以维持 NAD 在生物体内的平衡。

同位素示踪实验表明外源的尼克酰胺/尼克酸只有少量进入到 NAD 生物合成，说

明植物中 NAD 补偿合成途径效率不高，而催化从尼克酸到尼克酸单核苷酸的尼克酸磷

酸核糖转移酶（NaPRT）是 NAD 补偿合成的限速步骤。拟南芥基因组中含有两个拷贝

的 NaPRT，1 和 2。生化分析表明两个酶都能识别尼克酸为底物，但不能催化尼克酰胺

单核苷酸的生成。在对 naprt1 和 naprt2 突变体进行分析的时候我们发现花粉中过量积

累尼克酸，而不是尼克酰胺导致花粉败育而无法获得 naprt1 naprt2 纯合双突变体，相应

的机理正在研究中。

图 1 拟南芥 NaPRT1、2 生化特征及表达特征分析。

Fig.1 Biochemical characterization and expression pattern of NaPRT1 and NaPRT2 in Arabidopsis.

Pyridine nucleotides including NAD(H) and NADP(H), are essential compounds in all

living organisms and well-known as electron-transferring coenzymes in many redox reactions.

Recently, NAD+-consuming enzymes including Sir2 (Silent information regulator2), PARPs

(poly(ADP-ribose) polymerase), which break the glycosidic bond between nicotinamide


74

moiety and the ADP-ribose moiety have been cloned. Nicotinamide, the product of NAD

degradation, would be salvaged for NAD biosynthesis via the Preiss-Handler pathway in

plants.

The labeling experiments revealed that the efficiency of NAD salvage pathway is not

high as only limited amount exogenous NIM/NA was recycled for NAD biosynthesis. The

NaPRT, which converted NA to NaMN, would be the rate-limit step in the salvage pathway.

In Arabidopsis genome, there are two genes encoding NaPRT (1 and 2). The biochemical

study showed both NaPRT from Arabidopsis recognized NA, rather than NIM as substrate.

After failing to obtain double homozygous plants from crossing naprt1 and naprt2, further

investigation revealed that the naprt1 naprt2 double mutation resulted in sterile pollen which

probably caused by over-accumulation of NA and/or its derivatives, not NIM. The underlying

mechanism is under investigation.

图 2 naprt1 naprt2突变体配子体的遗传传递检测。

Fig. 2 Test of genetic transmission of naprt1 and naprt2 gametophytes.

（二）研究队伍

固定人员：

王国栋，金治平，张凤霞

博士后：

范冬洁

研究生：

吴然然，李伟，徐海洋，迟光红，魏国


75

北方粳稻耐逆性的分子设计和新品种选育（姚善国课题组）

Improvement of abiotic stress tolerance in japonica rice varieties by

molecular breeding

(Professor Shanguo Yao)


针对北方粳稻实际生产中存在的稻瘟病、倒伏等问题，详细调查了北方粳稻重要农

艺性状的基因型，设计开发了控制重要农艺性状基因的分子标记，建立了北方主栽品种

与各重要农艺性状供体亲本间的多态分子标记图谱，以相应分子标记对杂交/回交后代进

行分子标记选择；对30份供体资源进行了耐寒性评价，分别获得了耐寒供体资源和低温

敏感资源，正在构建相应亲本间的重组自交系和染色体片断置换系；筛选到包括根系、

茎秆、叶片、穗形、颖花、粒形等重要性状发育的多个突变体，正在开展有关突变体的

解析工作。

图北方主栽品种重要农艺性状的分子标记设计与基因型分析

直立

穗形

基因

北方

主栽

品种

长粒

形基

因

北方

主栽

品种

高产

基因

北方

主栽

品种

低温

萌发

基因

北方

主栽

品种

半矮

杆基

因

北方

主栽

品种

抗稻

瘟基

因

北方

主栽

品种


76

To improve the sustainability and productivity of mega rice varieties in north China,

genotypes of important agronomic traits were investigated, and gene-specific markers and

linkage maps between mega varieties and donors were developed for marker-assisted breeding,

respectively. Because no functional gene relating to cold tolerance could be utilized so far in

rice breeding, various rice resources were evaluated for their cold sensitivity during

reproductive stage, and RIL lines and CSSL lines are being developed between cold-tolerant

and cold-sensitive parents, respectively. Besides, various mutants showing altered morphology

in roots, stem, leaf, panicle, spikelet, or grain were screened, and characterization of these

mutants is underway.

图北方主栽品种耐低温萌发性状的分子改良。所筛选回交后代背景纯合状态以不同颜色标记。黑色表示轮回亲本背景，

红色表示供体亲本背景。

（二）研究队伍

固定人员：

姚善国，周红菊，王汝慈

博士后：

侯宁宁

研究生：

宋龙珍，郭明欣


77

二．队伍建设和人才培养

实验室现有固定人员 98 人，课题组长（博士生导师）21 名，其中包括中科院院士

2 名，国家杰出青年基金获得者 12 名，中科院“百人计划”入选者 14 名，国家自然科学

基金委“优秀创新群体”1 个。非固定人员 286 名，包括在读研究生、博士后和客座研究

人员。

在队伍建设和人才培养方面，焦雨铃博士的加盟将加强实验室在植物基因组学和发

育生物学相关领域的研究；王永红研究员获得 2010 年国家杰出青年基金的资助。本年

度毕业博士研究生 31 人，硕士研究生 3 人。

本年度引进中青年优秀人才：

焦雨铃 1979 年 9 月生，博士。中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员，博士

生导师。2001 年毕业于北京大学获学士学位，2003 年获美国耶鲁大学分子、细胞与发

育生物学理学硕士，2006 年获美国耶鲁大学分子、细胞与发育生物学哲学博士。2001

至 2006 年，开发了多个 DNA 基因芯片并研究了水稻和拟南芥的环境应答与发育。2006

年至今，结合下一代 DNA 测序技术开发了一套崭新的细胞特异、翻译特异的转录谱分

析方法以及转录谱转录后调控的分析方法，开发的方法可扩展到细胞特异的小 RNA 转

录谱和表观基因组谱分析。除此之外，发展了高通量细胞特异的反式遗传方法，用于表

达谱下游的表型分析。这些方法亦可应用于拟南芥以外的其它动植物，与实验室现有研

究形成良好互补。

三．开放交流与运行管理

（一）开放交流

长期以来，实验室一直在加强对外开放和合作交流。2010 年共为 41 名客座人员提

供学习和研究条件。以设立开放课题基金的形式对来本室开展研究工作的课题给予经费

资助，2010 年度共设立开放课题 11 项（附录 3）。

举办和参加国内外重要会议是加强与国内外同行交流的重要形式。2010 年 10 月 8

日，由植物基因组学国家重点实验室主办的中国科学院遗传与发育生物学研究所与日本

奈良先端科学技术研究生院的中日双边交流研讨会在北京召开。日本奈良先端科学技术

研究生院专家代表出村拓博士、岛本功博士、高山诚司博士、横田明穗博士、梅田正明

博士、桥本隆博士、田坂昌生博士和遗传发育所的专家代表曹晓风研究员、陈明生研究

员、傅向东研究员、李传友研究员、李云海研究员、沈前华研究员、王国栋研究员、王

永红研究员、谢旗研究员、张劲松研究员、周奕华研究员、左建儒研究员等出席了研讨

会。

2010 年 10 月 6 日-10 日由中国科学院遗传与发育生物学研究所（IGDB）主办，植

物基因组学国家重点实验室、植物细胞与染色体工程国家重点实验室和中国科学院分子


78

发育生物学重点实验室承办的“IGDB 国际学生交流活动-2010”在北京举行。会议主题为

“植物细胞与发育（Plant Cell & Development）”。来自日本奈良先端科学技术大学

（NAIST）研究生 8 人、日本东京大学研究生 1 人、英国利兹大学研究生 5 人，和遗传

发育所研究生 31 人，共计 45 位研究生参加了本次交流活动。

2010 年 10 月 8-10 日由中国科学院遗传与发育生物学研究所主办，中国科学院分子

发育生物学重点实验室、水稻生物学国家重点实验室、植物基因组学国家重点实验室和

植物细胞与染色体工程国家重点实验室承办的“中日水稻形态建成国际研讨会

（China-Japan Joint Workshop on Rice Morphogenesis）”在北京成功举办。中国科学院遗

传与发育生物学研究所李家洋院士、薛勇彪研究员、中国水稻研究所钱前研究员和日本

东京大学経塚淳子教授共同担任会议主席。本次会议邀请中国和日本共十八位专家进行

大会报告，分别就本领域最新研究进展进行了报告。中国科学院副院长李家洋院士出席

会议并致开幕词。来自中国、日本和英国的专家和研究生一百余人参加了会议。

2010 年，实验室科研人员共有 18 人次参加了国际学术会议（会议报告），有 30 人

次参加了全国性会议（会议报告）。邀请国内外同行专家来室讲学 44 人次。

（二）国内外学术活动

1．实验室人员参加会议报告

国际会议（以时间为序）

1. Keystone Symposian on Molecular and Cellular Biology, February 21-26, 2010, USA

报告人：曹晓风

报告题目：Characterization of Dicer-like Proteins Reveals Novel phased siRNAs Pathways

in Rice

2. The proteomics of protein degradation & ubiquitin pathways, June 6-8, 2010, Canada

报告人：谢旗

报告题目：An Efficient System to Detect Protein Ubiquitination by Agro-infiltration in

Nicotiana Benthamiana （特邀报告）

3. Meeting of Sygenta External Epigenetics Advisory, June 21-24, 2010, England

报告人：曹晓风

报告题目：OsDCL 蛋白在水稻发育及小 RNA 合成中的作用

4. Sina-Dutch workshop on ‘Plant Sciences’, June 22-27, 2010, Amsterdam, Netherlands

报告人：周奕华


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报告题目：Plant Cell Wall Biosynthesis Plays Critical Roles in Rice Growth and

Development

5. 20th International Conference on Plant Growth Substances, June 27-July 3, 2010, Spain

报告人：李传友

报告题目：Jasmonate/auxin interplays during plant growth and defense

6. XII cell wall meeting, July 25-30, 2010, Porto, Portugal


报告题目：The Rice dynamin-related protein DRP2B mediates vesicle trafficking and plays a

critical role in secondary cell wall biosynthesis

7. Australia-China Science and Technology Week, August 5-6, 2010, Shanghai, China

报告人：谢旗

报告题目：Increase Drought and Salt Tolerance of Crops by Transgenic Approaches （特邀

报告）

8. The 7th Solanaceae Conference, Sepermber 4-10, 2010, England


报告题目：Dissection of systemin/jasmonate-signaled defence responses in tomato

9. The 3rd International Conference on Plant Molecular Breeding, September 5-8, 2010,

Beijing, China

报告人：李家洋

报告题目：Towards Molecular Design of Super Rice （特邀报告）

10. The Eighth International Conference on Plant Biology Frontiers: Cells and Signals,

September 23-27, 2010, Fujian, China

报告人：谢旗

报告题目：ER Associated Degradation in Plant Cells

11. Cold Spring Harbor Asia Conferences Computational Biology, September 28- October 1,

2010, Suzhou, China

报告人：王秀杰


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报告题目：Novel Argonaute protein functions revealed bycomputational small RNA analysis

12. The 4th Asian Chromosome Colloquium, October 11-14, 2010, Beijing, China

报告人：程祝宽

报告题目：How does meiosis play a different way from mitosis?

13. The 2nd international symposium on bioenergy and biotechnology, October 15-22, 2010,

Wuhan, China


报告题目：Study on rice brittleness mutants, a way to open the ‘black box’ in monocot cell

wall biosynthesis （特邀报告）

14. From Plant Biologyto Crop Biotechnology (CSH-Asia), October 25-29, 2010, Suzhou,

China

报告人：郭惠珊

报告题目：Nuclear silencing pathway mediates self-silencing of an exogenous silencer to

regulate non-cell-autonomous silencing of an endogenous target gene

15. 2010 Clod Spring Harbor Asia Conference, October 25-29, 2010, Suzhou, China

报告人：王付欣

报告题目：Proteomic analysis of cotton roots upon infection with the wilt pathogen

Verticillium dahliae

16. 2010 Clod Spring Harbor Asia Conference, October 25-29, 2010, Suzhou, China

报告人：王苗英

报告题目：Functional characterization of the transcription factor GhWZX1 in cotton fiber

development

17. 2010(10th) International Symposium on Plant Metabolism, November 5, 2010, Korea

报告人：王国栋

报告题目：Metabolism of Vitamin B3 in plants （特邀报告）

18. UK-China Partnership Award Workshop on Sugar-Storing Cereals for Biofuels,

November 31-December 2, 2010, Beijing, China


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报告人：谢旗

报告题目：Sorghum mutant populations

国内会议（以时间为序）

19. 首届中国（博鳌）农业科技创新论坛，Janurary, 15-16, 2010, 海南

报告人：朱祯

报告题目：转基因水稻研发进展

20. 清华大学生物论坛，March 9, 2010, 北京


报告题目：Systemin/jasmonate-mediated defense signaling in tomato （特邀报告）

21. 2010 年春季中国科技大学植物分子生物学前沿讲座，March 10, 2010, 合肥

报告人：朱祯

报告题目：转基因农作物研发进展和产业化

22. 香港内地生物信息学研讨会，March 22-26, 2010, 西双版纳，云南


报告题目：On the road to understand plant non-coding RNAs

23. Annual Meeting of the International Service for the Acquisition of Agri-biotech

Applications (ISAAA) Global Knowledge Center on Crop Biotechnology and the

Biotechnology Information Centers, March 23-25, 2010, 北京

报告人：朱祯

报告题目：Genetic Modified Technology in China

24. 第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会，March 26-28, 2010, 深圳

报告人：陈受宜

报告题目：乙烯信号通路与植物耐逆性（特邀报告）

25. 第九届全国植物结构与生殖生物学研讨会，May 14-18, 2010, 西安


报告题目：水稻一马达蛋白控制植物株高及细胞壁合成的分子机制


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26. 中国科学院第六届公众科学日科普报告，May 15, 2010, 北京

报告人：朱祯

报告题目：转基因食品-离我们有多远？

27. 第三届生物技术与农业峰会，May 19, 2010, 北京

报告人：朱祯

报告题目：转基因育种新进展

28. 杭州市政府举办的市民大讲堂讲座，June 26, 2010, 杭州

报告人：朱祯

报告题目：转基因农作物研发进展与食品和环境安全性

29. 中国植物病理学会第九届全国会员代表大会，July 9-15, 2010, 厦门


报告题目：RNA-dependent RNA polymerase 1 from Nicotiana tabacum suppresses RNA

silencing and enhances viral infection in N. benthamiana （特邀报告）

30. 2010 全国植物生物学研讨会，July 18-22, 2010, 天津

报告人：陈明生

报告题目：Comparative Genomic Analysis of the Genus Oryza


报告人：程祝宽

报告题目：植物同源染色体重组的分子机理


报告人：储成才

报告题目： Rice GERMINATION-DEFECTIVE1 is an essential regulator for seed

germination and seedling development



报告题目：NtRDR1 suppresses NbRDR6- mediated RNA silencing


83



报告题目：以番茄为模式研究植物对昆虫抗性的遗传调控


报告人：李家洋

报告题目：IPA1 基因的功能及其应用（特邀报告）


报告人：谢旗

报告题目：ERAD in plant hormone and stress signaling


报告人：张劲松

报告题目：An Arabidopsis protein kinase gene regulates organ size, stress tolerance and

ethylene response


报告人：左建儒

报告题目：Cytokinin Signaling in Arabidopsis

39. 北方遗传资源的保护与利用研讨会，August 6-11, 2010, 呼和浩特

报告人：朱祯

报告题目：转基因抗虫水稻对生物多样性的影响

40. 2010 全国植物生长物质研讨会，August 18-20, 2010, 北京


报告题目：Arabidopsis tyrosylprotein sulfotransferase TPST acts in the auxin/PLETHORA

pathway in regulating post-embryonic maintenance of the root stem cell niche

41. 第十一届全国植物基因组学大会，August 19-21, 2010, 长春

报告人：陈明生

报告题目：Comparative Sequence Analysis of the Oryza Genomes


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42. 第十一届全国植物基因组学大会，August 19-21, 2010, 长春

报告人：任建峰

报告题目：An Emerging Draft Sequence of the Tomato Genome--Chromosome3 Sequencing

in China

43. “分子技术在水稻育种中的应用”学术报告会，October 16, 2010, 嘉兴

报告人：朱祯

报告题目：抗虫转基因水稻研发进展

44. Round Table on Sharing China’s Agricultural Technologies with Africa, Bill & Melinda

Gates foundation, October 26, 2010, 北京

报告人：朱祯

报告题目：R & D Progress on Transgenic Rice with High Insect-resistance

45. “科技名家讲座”- 北京青少年科技俱乐部讲座，October 31, 2010, 北京

报告人：朱祯

报告题目：转基因农作物研发进展

46. 中国遗传学会青年论坛，November 5-6, 2010, 嘉兴

报告人：骆观正

报告题目：On the road to understand non-coding RNAs

47. 国家自然科学基金委双清论坛，November 8-9, 2010, 武汉


报告题目：非编码 RNA 研究探索

48. 华南农业大学稻作科学学术研讨会及卢永根院士 80 寿辰庆祝大会，November 27,

2010, 广州

报告人：朱祯

报告题目：超级杂交稻杂交优势机理的研究


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2．来访学术报告：

报告题目：Every step from a receptor kinase to a thousand target genes - the brassinosteroid

signaling pathway

报告人：王志勇博士，美国卡内基研究院研究员，斯坦福大学生物系教授，中国科学

院植物所兼职研究员，河北师大长江讲座教授

时间：2010 年 2 月 1 日

地点：遗传发育所 1 号楼 B-210 会议室

联系人：曹晓风

报告题目：Multi-roles of RLKs

报告人：黎家教授，兰州大学

时间：2010 年 3 月 11 日


联系人：谢旗

报告题目：Functional Dissection of LRR-Kinase Receptors and Plant Defense Signaling

报告人：Prof. Andrew Bent, Ph. D., Department of Plant Pathology, University of

Wisconsin - Madison, USA.

时间：2010 年 3 月 11 日


联系人：张劲松

报告题目：Genetics of DNA methylation in genes and transposons in Arabidopsis

报告人：Prof. Tetsuji Kakutani, Ph.D, Department of Integrated Genetics, National

Institute of Genetics, Japan

时间：2010 年 3 月 12 日




86

报告人：Prof. Murray Grant, Ph. D., School of Biosciences, University of Exeter, UK

时间：2010 年 3 月 16 日


联系人：左建儒，李传友

报告题目：Function of ubiquitination and epigenetic regulation in rice

报告人：王国梁教授，美国俄亥俄州立大学

时间：2010 年 3 月 19 日



报告题目：A systems study toward the biosynthesis of proanthocyanidins

报告人：Deyu Xi，North Carolina State University, USA

时间：2010 年 3 月 19 日


联系人：谢旗

报告题目：Auxin regulation of its efflux carrier PIN2 trafficking and turnover in Arabidopsis

报告人：潘建伟教授，浙江师范大学化学与生命科学学院

时间：2010 年 4 月 23 日


联系人：李传友

报告题目：Tomato: steroid hormone synthesis and signalling

报告人：Prof. Gerard Bishop, Division of Biology, Imperial College London, UK

时间：2010 年 5 月 10 日




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报告题目：Epigenetic reprogramming during plant reproduction

报告人：Prof. Frederic Berger, Ph. D., Temasek Life Sciences Laboratory, National

University of Singapore

时间：2010 年 5 月 13 日



报告题目：Mechanisms of parental genomic imprinting in plants

报告人：Prof. Frederic Berger, Ph. D, Temasek Life Sciences Laboratory, National

University of Singapore

时间：2010 年 5 月 14 日



报告题目：Optical Mapping: a powerful whole genome analysis platform for reference

genome sequence construction and structural variation discovery

报告人：Shiguo Zhou, Ph. D, University of Wisconsin-Madison

时间：2010 年 5 月 19 日


联系人：程祝宽

报告题目：Rice genomics - from sequencing to gene function

报告人：邢禹依，台湾中央研究院植物暨微生物研究所

时间：2010 年 5 月 20 日


联系人：陈受宜

报告题目：Soybean seed maturation proteins

报告人：邢禹依，台湾中央研究院植物暨微生物研究所


88

时间：2010 年 5 月 20 日


联系人：陈受宜

报告题目：Histone Acetylation, Histone Chaperones & Nucleosome Assembly

报告人：Qing Li, Ph. D, Department of biochemistry and molecular biology Cancer Center,

Mayo Clinic Rochester

时间：2010 年 5 月 24 日



报告题目：The DNA Replication Program of Arabidopsis Chromosome 4

报告人：Prof. Linda Hanley-Bowdoin, Ph. D., North Carolina State University, USA

时间：2010 年 5 月 31 日


联系人：谢旗

报告题目：Involvement of hybrid proline-rich proteins in plant stress protection pathways

报告人：Prof. Michael R. Schläppi, Ph. D., Department of Biological Sciences, Marquette

University

时间：2010 年 6 月 23 日

地点：遗传发育所 2 号楼 S2-102 会议室

联系人：储成才

报告题目：The Magic of Heterosis

报告人：Prof. Dani Zamir, Ph. D., Genetics and Plant Breeding, The Hebrew University of

Jerusalem, Israel

时间：2010 年 7 月 12 日



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报告题目：Carbon/nitrogen balance signaling in plant

报告人：Zhi-Liang Zheng, City University of New York，USA

时间：2010 年 7 月 14 日

地点：遗传发育所 1 号楼 S1-502 会议室

联系人：谢旗

报告题目：Proteomics in Basic and Clinical Research

报告人：Junmin Peng, Ph. D., Department of Human Genetics, School of Medicine, Emory

University

时间：2010 年 7 月 27 日


联系人：谢旗

报告题目：Photorespiration is NOT wasteful

报告人：Prof. Hermann Bauwe, University of Rostock, Germany

时间：2010 年 8 月 24 日



报告题目：Use of Cynobacterial model to analyze photorespiration and salt stress

报告人：Prof. Martin Hagemann, University of Rostock, Germany

时间：2010 年 8 月 24 日



报告题目：Plasmodesmata & the Phloem: Partners in Local & Long-Distance Signaling

报告人：William Lucas, University of California, Davis, USA


90

时间：2010 年 9 月 3 日


联系人：谢旗

报告题目：Genomics-assisted allele mining and its integration to breeding in rice

报告人：矢野昌裕教授，日本筑波大学生命环境科学系

时间：2010 年 9 月 8 日



报告题目：Proteolytically Active Protein Bodies Are Involved in Protein Degradation in

Several Plant Hormone Signaling Pathways

报告人：Dr Chao Li，Department of Molecular Biology and Biochemistry, University of

Massachusetts, USA

时间：2010 年 9 月 9 日


联系人：杨晓辉

报告题目：ER signaling activates brassinosteroid-mediated acclimation to stress in

Arabidopsis

报告人：Ping Che, Ph. D., The University of Western Australia

时间：2010 年 9 月 15 日


联系人：杨晓辉

报告题目：Strigolactones: (rhizosphere) signalling molecules with surprising biological

activities

报告人：Prof. dr. Harro J. Bouwmeester, Wageningen University, the Netherlands

时间：2010 年 9 月 27 日


91


联系人：熊国胜

报告题目：A novel SCF complex which interacts with the COP9 signalosome and regulates

light response in Arabidopsis

报告人：Giovanna Serino, Ph. D., Department of Biology and Biotechnology, La

Sapienza University, Roma, Italy

时间：2010 年 10 月 20 日


联系人：谢旗

报告题目：New insights into the function and the regulation of plant KNOX transcription

factors

报告人：Giovanna Frugis, Ph. D., Institute of Biology and Agricultural, Biotechnology

(IBBA), National Research Council (CNR), Roma, Italy

时间：2010 年 10 月 20 日


联系人：谢旗

报告题目：Chromosome dynamics in meiotic prophase in plants

报告人：Wojciech Pawlowski, Ph. D., Assistant Professor, Department of Plant breeding，

Cornell University，USA

时间：2010 年 10 月 22 日


联系人：程祝宽

报告题目：Xyloglucan biosynthesis in the Golgi

报告人：Prof. Kenneth Keegstra Ph. D., Michigan State University, USA

时间：2010 年 10 月 22 日


92


联系人：周奕华

报告题目：Beta-glucan biosynthesis in grasses

报告人：Prof. Tony Bacic Ph. D., University of Melbourne, Australia

时间：2010 年 10 月 22 日



报告题目：A barley brittle stem mutant has a lesion in a cellulose synthase gene

报告人：Prof. Geoff Fincher Ph. D., University of Adelaide, Australia

时间：2010 年 10 月 22 日



报告题目：Identifying novel transcripts involved in secondary cell wall from vascular tissues

of switchgrass (Panicum virgatum L.) using genomics tools

报告人：Yuhong Tang, The Samuel Roberts Noble Foundation, USA

时间：2010 年 10 月 22 日



报告题目：Roles of the cell wall in pollen tube growth

报告人：Prof. De Ye Ph. D, China Agricultural University, China

时间：2010 年 10 月 22 日



报告题目：Programmed cell death and secondary wall formation during xylem cell

differentiation


93

报告人：Xinqiang He Ph, D., Peking University, China

时间：2010 年 10 月 22 日



报告题目：Exocytosis is critical for xylem differentiation in Arabidopsis

报告人：Shipeng Li Ph, D., Institute of Botany, CAS, China

时间：2010 年 10 月 22 日



报告题目：DNA methylation dynamics in plant seeds

报告人：Daniel Zilberman, Ph. D., Assistant Professor at UC Berkeley, Department of

Plant & Microbial Biology, College of Natural Resources, University of

California, Berkeley

时间：2010 年 10 月 26 日



报告题目：Cyberinfrastructure, where bioinformatics meets system biology

报告人：Chengzhi Liang, Ph. D., IRRI-CIMMYT Crop Research Informatics Laboratory,

IRRI

时间：2010 年 10 月 27 日


联系人：陈明生

报告题目：The interplay between metabolism, energy and stress in plants

报告人：Prof. Gad Galili, The Weizmann Institute of Science, Israel

时间：2010 年 10 月 28 日


94


联系人：熊国胜

报告题目：Unravelling apomixis: asexual seed formation

报告人：Anna Koltunow, Ph. D., CSIRO Plant Industry, Glen Osmond, Australia

时间：2010 年 10 月 29 日



报告题目：The Guidance of Plant Growth by Auxin and Beyond

报告人：Klaus Palme, Ph. D., Freiburg University, Germany

时间：2010 年 11 月 3 日



报告题目：Identification of a large group of long intergeneic nonconding RNAs with unique

features in Arabidopsis thaliana

报告人：Dr. Jun Liu, The Rockefeller University, New York, USA

时间：2010 年 11 月 10 日


联系人：王秀杰

报告题目：Plant Genes Required for Immunity and Cell Death

报告人：Prof. John Mundy, Ph. D., Department of Biology, University of Copenhagen

时间：2010 年 11 月 15 日

地点：微生物所 A203 会议室

联系人：邱金龙


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（三）实验室大型仪器平台

表一：2010 年新购置仪器设备

序号设备名称价格目前状况

1 气相色谱/质谱联用仪 11.7 万美元优

2 Real-time PCR 仪 5.5 万美元优

表二：原有大型仪器设备

序号设备名称价格目前状况

1 多功能分子影像系统 9.50 万美元优

2 超速离心机 6.90 万美元优

3 高通量测序仪 56.16 万美元优

4 冷冻离心机 0.81 万美元优

5 服务器 5.14 万美元优

6 不间断电源 1.61 万美元优

7 UVP 凝胶成像系统 2.80 万美元优

8 微量核酸蛋白分析仪 Nanodrop（2 台） 2.08 万美元优

9 超速离心机（2 台） 20.00 万美元良好

10 扫描电子显微镜 11.66 万美元良好

11 PDS-1000/He 基因枪(2 台) 10.91 万美元良好

12 激光共聚焦显微镜 9.50 万美元良好

13 Real-time PCR 仪 7.40 万美元良好

14 FPLC 快速蛋白液相层析 5.62 万美元良好

15 凝胶成像仪（2 台） 2.80 万美元良好

16 日立高速离心机(4 台) 8.70 万美元良好

17 分光光度计 0.92 万美元良好

18 微量核酸蛋白分析仪 Nanodrop(2 台) 1.52 万美元良好

19 半薄切片机 RM2265 1.85 万美元良好

20 新型超薄切片机 UC6 4.55 万美元良好

21 核酸蛋白分析仪 DU800 1.60 万美元良好

22 高压液相色谱仪 1100 4.45 万美元良好

23 激光共聚焦显微镜 26.00 万美元良好

24 多功能扫描仪（Typhoon） 7.58 万美元良好

合计 210.06 万美元良好


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四．科研成果

（一）论文

A. 以主要完成单位发表论文

1. Jiao, Y., Wang, Y., Xue, D., Wang, J., Yan, M., Liu, G., Dong, G., Zeng, D., Lu, Z.,

Zhu, X., Qian, Q., and Li, J. (2010). Regulation of OsSPL14 by OsmiR156 defines

ideal plant architecture in rice. Nature Genet. 42: 541-544.

2. Liu, C., Lu, F., Cui, X., and Cao, X. (2010). Histone Methylation in Higher Plants.

Annu. Rev. Plant Biol. 61: 395-420.

3. Wang, K., Tang, D., Hong, L., Xu, W., Huang, J., Li, M., Gu, M., Xue, Y., and

Cheng, Z. (2010). DEP and AFO Regulate Reproductive Habit in Rice. PLoS Genetics 6

(1): e1000818.

4. Deng, X., Gu, L., Liu, C., Lu, T., Lu, F., Lu, Z., Cui, P., Pei, Y., Wang, B., Hu, S.,

and Cao, X. (2010). Arginine methylation mediated by the Arabidopsis homolog of

PRMT5 is essential for proper pre-mRNA splicing. PNAS 107 (44): 19114-19119.

5. Deng, Y., Dong, H., Mu, J., Ren, B., Zheng, B., Ji, Z., Yang, W., Liang, Y., and Zuo,

J. (2010). Arabidopsis histidine kinase CKI1 acts upstream of HISTIDINE

PHOSPHOTRANSFER PROTEINS to regulate female gametophyte development and

vegetative growth.. Plant Cell. 22: 1232-1248.

6. Wang, M., Wang, K., Tang, D., Wei, C., Li, M., Shen, Y., Chi, Z., Gu, M., and

Cheng, Z. (2010). The Central Element Protein ZEP1 of the Synaptonemal Complex

Regulates the Number of Crossovers during Meiosis in Rice. Plant Cell 22: 417-430.

7. Ying, X., Dong, L., Zhu, H., Duan, C., Du, Q., Lv, D., Fang,Y., Garcia, J., Fang, R.,



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B. 共同通讯作者或共同第一作者

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C. 合作完成论文

59. Huang, X., Wei, X., Sang, T., Zhao, Q., Feng, Q., Zhao, Y., Li, C., Zhu, C., Lu, T.,

Zhang, Z., Li, M., Fan, D., Guo, Y., Wang, A., Wang, L., Deng, L., Li, W., Lu, Y.,

Weng, Q., Liu, K., Huang, T., Zhou, T., Jing, Y., Li, W., Lin, Z., Buckler, E., Qian,

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（二）论著

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（三）专利

授权：

1. 曹晓风，丁勇，刘春艳，储成才；一种组蛋白甲基化转移酶基因及其编码蛋白的应

用；专利号 ZL 200710063138.6；授权日期：2010 年 1 月 6 日

2. 陈受宜，张劲松，谢宗铭，何锶洁，杜保兴；一种大豆 Trihelix 转录因子(GmGT2B)

及其编码基因与应用；专利号 ZL 200610089211.2；授权日期：2010 年 6 月 9 日

3. 张劲松，陈受宜，谢宗铭，何锶洁，杜保兴；大豆 Trihelix 转录因子(GmGT2A)及

其编码基因与应用；专利号 ZL 200610089212.7；授权日期：2010 年 6 月 9 日

4. 李传友，齐静，钱前，孙加强，李常保，蒋红玲，吴晓燕；来自水稻的与株型相关

基因及其编码蛋白与应用；专利号 ZL 200610144197.1；授权日期：2010 年 7 月 14

日

5. 郭惠珊，段成国，王春晗；一种培育抗黄瓜花叶病毒植物的方法；专利号 ZL

200710099649.3；授权日期：2010 年 7 月 21 日

6. 陈受宜，张劲松，周绮云，田爱国，何锶洁，杜保兴；植物耐逆性相关转录因子

GmWRKY54 及其编码基因与应用；专利号 ZL 200710176476.0；授权日期：2010

年 8 月 25 日

公开：

1. 程祝宽，李明; 崔家骏; 唐丁；水稻株高相关蛋白及其编码基因与应用；公开号

200810115895.8；公开日 2010 年 1 月 6 日

2. 程祝宽，李明; 朱克明; 唐丁; 王克剑; 严长杰; 顾铭洪；一种与水稻穗型相关蛋白

http://surfip.ipexl.com/directory/zh/similar/水稻株高相关蛋白及其编码基因与应用_1.html




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及其编码基因与应用；公开号 200910244328.7；公开日 2010 年 6 月 9 日

3. 谢旗，赖建彬，夏然；一种锌指蛋白基因的新用途；公开号 200810225513.7；公开

日 2010 年 6 月 9 日

4. 程祝宽，李明; 苗春波; 唐丁; 王克剑; 顾铭洪；一种水稻显性矮秆相关蛋白及其编

码基因与应用；公开号 200910244329.1；公开日 2010 年 6 月 23 日

5. 谢旗，李刚，张华伟，夏然，张译月；耐盐相关蛋白及其编码基因与应用；公开号

200810238998.3；公开日 2010 年 6 月 23 日

6. 谢旗，陈浩，吴耀荣；GDU3 基因的一种新用途；公开号 200910076901.8；公开日

2010 年 7 月 14 日

7. 谢旗，刘利静，张译月，唐三元；一种检测待测蛋白是否为泛素连接酶的底物的方

法；公开号 200910236487.2；公开日 2010 年 7 月 14 日

8. 李家洋，周奕华，钱前；水稻茎秆机械强度控制基因 BC10 及其应用；公开号

200910077629.5；公开日 2010 年 8 月 11 日

申请：

1. 张劲松，陈受宜，刘云峰，张万科，马彪，林晴；与油脂代谢调控相关的转录因子

GmMYB73 及其编码基因与应用；申请号 201010033990.0；申请日 2010 年 1 月 12

日

2. 冯明姬，储成才，刘春艳，崔霞，李杭序，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在培

育耐储存种子中的应用；申请号 201010101179.1；申请日 2010 年 1 月 26 日

3. 冯明姬，崔霞，刘春艳，曹守云，亓建飞，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在培

育晚熟品种中的应用；申请号 201010101177.2；申请日 2010 年 1 月 26 日

4. 冯明姬，刘春艳，储成才，李杭序，亓建飞，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在

培育新品种中的应用；申请号 201010101181.9；申请日 2010 年 1 月 26 日

5. 冯明姬，崔霞，李杭序，亓建飞，曹守云，曹晓风；一种水稻热胁迫转录因子在育

种中的应用；申请号 201010101184.2；申请日 2010 年 1 月 26 日

6. 杨荣新，李平川，刘春艳，曹守云，曹晓风；OsmiR528 的调控位点及其应用；申

请号 201010101183.8；申请日 2010 年 1 月 26 日

7. 周明，顾连峰，刘春艳，崔霞，宋显伟，曹晓风；小分子 RNA 的调控位点及其应

用；申请号 201010101254.4；申请日 2010 年 1 月 26 日

8. 陈知宇，周明，崔霞，储成才，曹晓风；小分子 RNA 调控 ARF 基因及其在生产中

的应用；申请号 201010101142.9；申请日 2010 年 1 月 26 日

9. 李传友，李红美，卜庆云，蒋红玲；植物抗逆相关蛋白及其编码基因与应用；申请

号 2010191140484；申请日 2010 年 2 月 3 日

10. 储成才，李峰，刘文波，唐久友，童红宁，胡斌，李春来，方军；DEP2, A Dense and

Erect Panicle Gene and Uses Thereof；申请号PCT/CN2010/070670；申请日 2010年2月

11日

11. 张劲松，陈受宜，牛灿芳，马彪，张万科，林晴，何锶洁；GENES CONFERRING STRESS




104

TOLERANCE IN PLANTS AND USES THEREOF （ TaWRKY2/19 ）；申请号

PCT/CN2010/070736；申请日 2010年2月24日

12. 周琪，王秀杰，王柳，刘蕾，赵小阳，杨维，骆观正，吕卓，郑钦元，吴华君，李

伟；用于鉴定或调控细胞多能性的关键基因、microRNA、其它非编码 RNA 或其组

合；申请号 PCT/CN2010/071622；申请日 2010 年 4 月 7 日

13. 郭惠珊，周邦军；来自大丽轮枝菌的致病相关蛋白 VdGRP1 及其编码基因；申请号

2010101525475；申请日 2010 年 4 月 21 日

14. 李家洋，钱前，王永红，矫永庆，薛大伟，刘贵富，王静，董国军；与植物株型相

关的蛋白 IPA1 及其编码基因与应用；申请号 201010146613.8；申请日 2010 年 4 月

12 日

15. 李传友，李淑钰，王保，蒋红玲，刘小强，孙加强；一种与株型相关和/或与产量相

关蛋白及其编码基因与应用；申请号 201010168600.0；申请日 2010 年 5 月 4 日

16. 李传友，李淑钰，王保，蒋红玲，刘小强，孙加强；与植物株型相关蛋白及其编码

基因；申请号 201010168639.2；申请日 2010 年 5 月 4 日

17. 马彪，张劲松，陈受宜，刘鹏，张万科，何锶洁，林晴；一种盐诱导的启动子及其

应用；申请号 201010178188.0；申请日 2010 年 5 月 14 日

18. 王秀杰，王猛，储成才，曹守云；启动子 AFB4 及其应用；申请号 201010183227.6；

申请日 2010 年 5 月 19 日

19. 王秀杰，王猛，储成才，曹守云；启动子 miR172c 及其应用；申请号 201010183307.1；

申请日 2010 年 5 月 19 日

20. 朱祯，孙爱君；转化水稻蔗糖转运蛋白基因 OsSUT5Z 提高作物产量；申请号

201010219005.5；申请日 2010 年 6 月 25 日

21. 左建儒，谢庆军，钱前；一种与抗病性相关蛋白及其编码基因与应用；申请号

201010218519.9；申请日2010年7月7日

22. 李家洋，顾铭洪，钱前，田志喜，刘巧泉，严长杰，刘贵富，王永红；水稻稻米糊

化温度调控基因分子标记及其应用；申请号 201010231187.8；申请日 2010 年 7 月

14 日

23. 梁岩，张健，谢庆军，左建儒；水稻RR17启动子及其应用；申请号 201010230151.8；

申请日2010年7月20日

24. 李家洋，顾铭洪，钱前，田志喜，刘巧泉，严长杰，刘贵富，王永红；水稻稻米胶

稠度调控基因分子标记及其应用；申请号 201010231207.1；申请日 2010 年 7 月 14

日

25. 李家洋，顾铭洪，钱前，田志喜，刘巧泉，严长杰，刘贵富，王永红；水稻稻米直

链淀粉含量调控基因分子标记及其应用，申请号 201010231209.0；申请日 2010 年 7

月 14 日

26. 周奕华，钱前，张保才；水稻茎秆机械强度和粒重控制基因 BC14 及其应用；申请

号 201010240106.0；申请日 2010 年 7 月 30 日

27. 梁岩，谭河林，左建儒；与脂肪酸合成相关的蛋白GmLEC1A及其编码基因与应用；

申请号 201010259984.7；申请日2010年8月24日


105

28. 陈明生，石金锋；一种与水稻温敏核不育相关的蛋白及其编码基因与应用；申请号

201010289781.2；申请日 2010 年 9 月 21 日

29. 陈明生，石金锋，刘铁燕，吴俊，邓启云；辅助鉴定安农 S-1 系列不育水稻种质的

方法；申请号 201010291846.7；申请日 2010 年 9 月 26 日

30. 张劲松，陈受宜，刘鹏，张万科，何锶洁，林晴；植物耐逆性相关蛋白 GmSIK1 及

其编码基因与应用；申请号 PCT/CN2010/077770；申请日 2010 年 10 月 15 日


年 10 月 27 日

32. 谢旗，夏然；一种植物双向启动子 BIGDB2；申请号 201010521550.X；申请日 2010

年 10 月 27 日


年 10 月 27 日

34. 朱立煌，吕启明。江光怀，李晓兵，李仕贵；一种克隆水稻抗稻瘟病基因的方法；

申请号 201010529261.4；申请日 2010 年 10 月 28 日

35. 朱祯，陈斌；与光合作用相关的 DNA 分子及其应用；申请号 201010544466.X；申

请日 2010 年 11 月 15 日

（四）奖励

陈明生研究员荣获 2010 年度“中国科学院遗传与发育生物学研究所益海嘉里优秀导师”奖

孙加强副研究员荣获 2010 年度中国科学院卢嘉锡青年人才奖

研究生获奖（2009-2010 学年）

刘利静、鲁非、王欢、张波荣获“中国科学院遗传与发育生物学研究所益海嘉里

优秀博士生”奖

王莫、应晓宝荣获“中国科学院院长奖” 优秀奖

张波荣获“朱李月华优秀博士生”奖

周文焜被授予中国科学院研究生院“三好学生标兵”称号

骆观正被评为中国科学院“优秀毕业生”

应晓宝荣获“中国科学院微生物研究所所长”奖学金


106

五．承担课题、国际合作

（一）承担国家或部门课题

课题编号课题名称主持人/

课题负责人

开始

时间

结束

时间课题来源

1 30621001 表观遗传调控机理的研究曹晓风 2007 2012 基金委创新群体

2 30621001 表观遗传调控机理的研究程祝宽/曹晓风 2007 2012 基金委创新群体

3 30621001 表观遗传调控机理的研究储成才/曹晓风 2007 2012 基金委创新群体

4 30621001 表观遗传调控机理的研究王秀杰/曹晓风 2007 2012 基金委创新群体

5 30621001 表观遗传调控机理的研究陈明生/曹晓风 2007 2012 基金委创新群体

6 30623011 水稻株型调控基因的克隆与功能研究及其在驯化中的意义李家洋 2007 2010 基金委重点实验室专项

7 30725014 遗传学王秀杰 2007 2011 基金委杰出青年基金

8 30825029 “农学 - 稻类作物种质资源和遗传育种储成才 2009 2012 基金委杰出青年基金

9 30925006 杰出青年基金张劲松 2009 2013 基金委杰出青年基金

10 30730007 水稻类受体蛋白激酶抗病基因介导的免疫途径研究朱立煌 2008 2011 基金委重点

11 30830009 拟南芥 MKK7 介导的植物株型调控机理研究李家洋 2009 2012 基金委重点

12 30930048 拟南芥编码组蛋白去甲基化酶基因的分离鉴定和功能分析曹晓风 2010 2013 基金委重点

13 90717006 植物激素重大专项谢旗 2007 2011 重大研究计划重点项目

14 90717007 生长素调控植物维管发育的分子基础李传友 2008 2011 重大研究计划重点项目

15 90817107 细胞分裂素调控拟南芥根维管束发育的分子机理左建儒 2009 2012 重大研究计划重点项目

16 90817108 生长素调控水稻植株重力反应的分子机理研究王永红 2009 2012 重大研究计划重点项目

17 30700050 小盐芥耐盐相关基因的分离及功能分析夏然 2008 2010 国家自然科学基金

18 30770143 水稻重复基因的进化陈明生 2008 2010 国家自然科学基金

19 30771162 小立宛藓耐逆相关基因的规模化分离鉴定及其耐逆机制分析夏桂先 2008 2010 国家自然科学基金


107


课题负责人

开始

时间

结束

时间课题来源

20 90717005 乙烯受体信号传递及植物非生物胁迫反应张劲松 2008 2011 国家自然科学基金

21 90717117 水稻根发育控制基因的功能研究及与激素互作的分子机理周奕华 2008 2010 国家自然科学基金

22 30870141 控制水稻株高与机械强度的基因克隆与功能研究周奕华 2009 2011 国家自然科学基金

23 30871333 水稻苗期耐冷新基因 OsCOT1 的功能研究余柏胜 2009 2011 国家自然科学基金

24 90919010 表观调控因子在植物内源基因沉默信号传递中的作用机理郭惠珊 2009 2011 国家自然科学基金

25 30700049 RdRP1 介导的 VIGS 和 SA 途径抗病毒协同效应的研究董丽 2008 2010 国家自然青年基金

26 30900057 病毒卫星 RNA 来源的 siRNA 对病毒致病性的影响研究段成国 2010 2012 国家自然青年基金

27 30900885 水稻干旱敏感型突变体 dsm1 的基因克隆及功能研究李明 2010 2012 国家自然青年基金

28 30770209 ABC1 因在水稻小穂发育中的功能研究梁岩 2007 2010 面上项目

29 30700054 水稻窄叶基因 Nal1 的图位克隆与生物学功能研究卜庆云 2008 2010 面上项目

30 30700446 番茄抗虫新基因 Win1 的分离及功能研究李常保 2008 2010 面上项目

31 30771209 拟南芥组蛋白去甲基化酶的分离鉴定和功能研究刘春艳 2008 2010 面上项目

32 30771401 野油菜黄单胞菌新双组分信号转导系统 VgrS/VgrR 的调控机理钱韦 2008 2010 面上项目

33 30771405 病毒基因组有效小 RNA 靶点的遴选的抗病策略郭惠珊 2008 2010 面上项目

34 30800632 参与拟南芥抗逆反应 cis-NATs 的系统发现和功能研究王猛 2008 2012 面上项目

35 30971544 水稻中 JAZ 家族基因在茉莉酸信号传导中的功能研究刘小强 2010 2012 面上项目

36 2006AA10A116 番茄重要功能基因的克隆与验证李传友 2006 2010 “863”计划

37 2006AA10Z145 水稻白背飞虱抗拒食基因的克隆与功能研究李家洋 2006 2010 “863”计划

38 水稻分子生物学谢旗 2006 2010 “863”计划

39 2007AA02Z174 水稻温敏核雄性不育基因 tms5 的克隆陈明生 2007 2010 “863”计划

40 2007AA100505 动植物生物反应器新技术研究陈晓英 2007 2010 “863”计划

41 2007AA100505 动植物生物反应器新技术研究朱祯 2007 2010 “863”计划

42 2006AA10Z113 植物逆境应答的转录因子调控研究张劲松 2006 2010 “863”子课题

43 2007AA021402 特殊植物耐盐碱功能基因的开发与利用夏然 2007 2010 “863”子课题

44 2007AA021503 瑞拉菌素和多拉菌素等产品的规模化生产关键技术崔霞 2007 2010 “863”子课题


108


课题负责人

开始

时间

结束

时间课题来源

45 2007AA10Z142863 筛选和鉴定水稻株型和育性相关的小分子 RNA 及作用靶标刘春艳 2007 2010 “863”子课题

46 2007AA10Z411 利用 RNA 沉默进行水稻抗条纹叶枯病毒基因工程研究陈晓英 2007 2010 “863”子课题

47 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用曹晓风/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

48 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用程祝宽/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

49 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用储成才/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

50 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用李家洋/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

51 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用王永红/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

52 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用张劲松/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

53 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用周奕华/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

54 2006AA10A101 水稻产量等性状的功能基因组研究及其相关技术平台的完善和应用左建儒/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

55 2006AA10A101 籼、粳稻特异的稻瘟病抗性基因及其功能分析朱立煌/薛勇彪 2006 2010 “863”重大专项子课题

56 2006AA10A101 水稻耐逆基因克隆及功能研究张劲松 2006 2010 “863”重大专项子课题

57 2009CB941500 植物重要器官形成的遗传和表观遗传调控机理研究曹晓风 2009 2013 “973”重大研究计划

58 2006CB100102 作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理, 陈受宜 2006 2010 “973”课题

59 2006CB101601 菜籽中油脂形成的主控基因及其调控机制左建儒/孟金陵 2006 2011 “973”课题

60 2007CB948203 植物细胞脱分化和分化的遗传基础左建儒/胡玉欣 2007 2010 “973”课题

61 2007CB109201 外源基因引发非预期效应的分子基础朱祯 2007 2011 “973”课题

62 2007CB946901 非编码 RNA 研究的新理论、新技术的发展及神经和肌肉早期发育过程中非编码 RNA 王秀杰 2007 2011 “973”课题

63 2009CB118506 光合作用分子机理及其在农业生产中应用的基础研究储成才 2009 2013 “973”课题

64 2005CB120800 株型发育的基因调控李家洋 2005 2010 “973”课题

65 2005CB522400 表观遗传谱式的建立与维持机制研究曹晓风 2006 2010 “973”子课题

66 2006CB100102 水稻苗期耐冷新基因的克隆与功能研究周奕华/陈受宜 2006 2010 “973”子课题

67 2006CB101605 油菜籽油脂形成的分子生物学机制及其代谢调控杨维才/王秀杰 2006 2010 “973”子课题

68 2006CB101906 农作物重大病害的机理与控制基础研究郭惠珊/彭友良 2006 2010 “973”子课题

69 2006CB102004 害虫与寄主植物的协同进化孙加强 2006 2010 “973”子课题


109


课题负责人

开始

时间

结束

时间课题来源

70 2006CB910604 多肽组学平台建设与多肽功能分析孙加强 2006 2010 “973”子课题

71 2006CB101906 农作物重大病害成灾的机理与控制的基础研究贾燕涛/郭惠珊 2007 2010 “973”子课题

72 2007CB948201 植物生长点干细胞的维持机制蒋红玲 2007 2011 “973”子课题

73 2007CB948202 植物干细胞分化和器官发生的分子机理(表观遗传调控在植物开花发育中的机理研究) 刘春艳 2007 2011 “973”子课题

74 2006CB101904 农作物抗病基因的克隆及其作用机理的研究朱立煌 2008 2010 “973”子课题

75 2007CB108803 水稻非淀粉多糖的代谢研究周奕华 2008 2011 “973”子课题

76 2009CB118402 大豆重要品质基因克隆和作用机理张劲松 2009 2013 “973”子课题

77 2010CB126202 稻飞虱致害性变异与水稻抗性的生理生化与分子遗传基础刘小强 2010 2014 “973”子课题

78 2008ZX08001-001 抗虫转基因水稻新品种培育朱祯/林拥军 2008 2010 转基因专项

79 2008ZX08001-004 水稻高产基因的克隆与功能鉴定储成才 2008 2010 转基因专项

80 2008ZX08004-002，抗逆转基因大豆新品种培育陈受宜 2008 2010 转基因专项

81 2008ZX08004-003 优质功能型转基因大豆新品种培育张万科 2008 2010 转基因专项

82 2008ZX08005-3 棉花纤维次生壁发育关键基因的分子改良及高效表达夏桂先 2008 2010 转基因专项

83 2008ZX08009-001 通过筛选或重组开发水稻的稻瘟病抗性基因李晓兵 2008 2010 转基因专项

84 2008ZX08009-003 作物抗虫关键基因的克隆和功能研究李传友 2008 2010 转基因专项

85 2008ZX08009-003 水稻分蘖及穗粒数基因的克隆王永红 2008 2010 转基因专项

86 2008ZX08009-003 重要性状基因克隆及功能验证谢旗 2008 2010 转基因专项

87 2008ZX08009-003 控制水稻茎秆机械强度及株高基因的克隆与功能研究余柏胜/杨维才 2008 2010 转基因专项

88 2008ZX08009-003 大豆油脂合成调控基因研究张劲松 2008 2010 转基因专项

89 2008ZX08009-003 棉花纤维品质相关重要功能基因的克隆及应用仲乃琴 2008 2010 转基因专项

90 2008ZX08009-003 水稻稻瘟病抗性基因的创新和应用朱立煌 2008 2010 转基因专项

91 2008ZX08009-003 养分和光能高效利用关键基因克隆及功能验证林荣呈/王猛 2008 2010 转基因专项

92 2008ZX08009-003 重要性状基因克隆及功能验证夏然 2008 2010 转基因专项

93 2008ZX08009-004 重要调控元件克隆和功能验证夏然 2008 2010 转基因专项

94 2008ZX08010-001 转基因新技术新方法研究朱祯 2008 2010 转基因专项


110


课题负责人

开始

时间

结束

时间课题来源

95 2008ZX08010-002 基因表达调控技术研究张玉满/曹晓风 2008 2010 转基因专项

96 2008ZX08010-002 基因表达调控技术研究朱祯 2008 2010 转基因专项

97 2008ZX08010-002 基因表达调控技术研究王秀杰/曹晓风 2008 2010 转基因专项

98 2008ZX08010-003 安全转基因技术的研究夏然 2008 2010 转基因专项

99 2008ZX08011-006 转基因生物安全评价共性技术蒋红玲 2008 2010 转基因专项

100 2008ZX08012-002 转基因生物分子特征检测关键技术朱祯 2008 2010 转基因专项

101 20ZX08011-001 基于生殖隔离技术的可控外源基因逃逸的转基因水稻种质培育新技术研究刘贵富 2008 2010 转基因专项

102 2008ZX08010-002 基因表达调控技术研究曹晓风 2008 2010 转基因专项

103 2009ZK08009-086B 小麦及其近缘物种CMPG基因的克隆及其在小麦广谱抗病基因工程中的应用价值评价吴耀荣 2009 2010 转基因专项

104 2009ZX08001-011B 聚合稻瘟病抗性的优良杂交稻亲本培育朱立煌 2009 2010 转基因专项

105 2009ZX08001-014B 水稻抗纹枯病基因新品种（系）培育储成才 2009 2010 转基因专项

106 2009ZX08001-023B 抗旱耐盐耐冷转基因优质稻育种研究（转基因部分）谢旗 2009 2010 转基因专项

107 2009ZX08001-026B 利用 OsSINAT5 和 OsWAX2 等基因培育转基因抗旱水稻新品种夏然 2009 2010 转基因专项

108 2009ZX08004-006B-2 耐盐、耐冷、耐旱等转基因大豆新材料的创制陈受宜 2009 2010 转基因专项

109 2009ZX08005-006B 转基因棉花新材料的研制与开发夏桂先 2009 2010 转基因专项

110 2009ZX08009-039B 抗水稻白叶枯病小 RNA 的规模化克隆鉴定及其在水稻抗病育种中的应用方荣祥 2009 2010 转基因专项

111 2009ZX08009-039B 抗水稻白叶估病小 RNA 的规模化克隆鉴定及其在水稻抗病育种中的应用王秀杰/方荣详 2009 2010 转基因专项

112 2009ZX08009-054 控制大豆包囊线虫的基因的克隆及功能鉴定张劲松 2009 2010 转基因专项

113 2009ZX08009-079B 水稻温敏不育基因和小麦耐旱基因的克隆和功能验陈明生 2009 2010 转基因专项

114 2009ZX08009-102B 水稻高产基因的克隆与功能鉴定储成才 2009 2010 转基因专项

115 2009ZX08009-41B 水稻广谱抗病基因的系统筛选和新种质创制何朝族/方荣祥 2009 2010 转基因专项

116 2009ZX08010-001B miRNA 介导的抗棉花黄萎病新技术体系的建立郭惠珊 2009 2010 转基因专项

117 2009ZX08009-036B 水稻两个耐旱基因的克隆及功能研究程祝宽 2010 2011 转基因专项

118 抗逆转基因大豆新品种培育陈受宜 2010 转基因专项

119 优质功能型转基因大豆新品种培育张万科 2010 转基因专项


111


课题负责人

开始

时间

结束

时间课题来源

120 百人计划评选优秀支持曹晓风 2007 百人计划评选优秀支持

121 KSCX1-YW-03 水稻抗病虫性状的分子设计和改良朱祯/刘贵富 2007 2010 中科院重大项目

122 小麦、水稻重要农艺性状的分子设计及新品种培育推广程祝宽 2007 2010 中科院重大项目

123 KSCX1-YW-03 水稻养分高效利用性状的分子设计和改良陈晓英 2007 2010 中科院重大项目子课题

124 KSCX1-YW-03 杂交水稻淀粉品质分子设计和改良付志明 2007 2010 中科院重大项目子课题

125 KSCX1-YW-03 水稻抗病虫性状的分子设计和改良 12 刘贵富 2007 2010 中科院重大项目子课题

126 KSCX2-YW-N-045 植物直接与间接防御的形成及诱导机制李传友 2007 2010 院知识创新工程重要方向项目

127 KSCX2-YW-N-050 周奕华/傅向东 2007 2010 院知识创新工程重要方向项目

128 KSCX2-YW-R-134 真核生物非编码 RNA 分类和功能预测系统的建立王秀杰 2007 2010 院知识创新工程重要方向项目

129 KSCX2-YW-G-033 纤维生物质生物合成的关键基因鉴定与功能解析周奕华 2008 2010 院知识创新工程重要方向项目

130 粳稻高产新品种选育姚善国 2009 2011 院知识创新工程重要方向项目

131 KSCX1-YW-03 小麦水稻品种的分子设计储成才 2007 2010 中国科学院重大行动计划

132 植物次生代谢研究和代谢组平台建立王国栋 2009 2013 中国科学院-百人计划

133 nyhyzx07-051 稻麦病毒病技术解决方案研究与示范陈晓英 2007 2010 农业部公益专项

134 200803008 水稻抗瘟性品种布局与稻瘟病防控技术朱立煌 2008 2010 农业部公益专项

135 为非洲和亚洲资源贫瘠地区培育绿色超级稻李家洋 2008 2011 比尔和梅琳达•盖茨基金会项目子项目

136 具有重要应用价值的新型转基因植物的研制方荣祥 2009 2010 所创新前沿领域项目

137 北方粳稻耐逆性的分子设计姚善国 2009 2011 所创新前沿领域项目

138 植物抗病信号转导邱金龙 2009 2012 所创新前沿领域项目

139 植物 NAD 补偿合成途径及其广谱抗逆研究王国栋 2009 2013 所创新前沿领域项目

140 创新研究组专项王国栋 2009 2013 所创新前沿领域项目


112

（二）合作项目

课题名称负责人开始时间结束时间课题来源

1. 水稻所-基金国际合作储成才 2008 2010 国家基金其他

2. 先正达国际合作横向协作项目谢旗 2008 2011 先正达国际合作


113

附录

（一）组织结构

实验室主任：方荣祥

实验室副主任：左建儒曹晓风朱玉贤

学术委员会主任：李家洋

学术委员会副主任：薛勇彪武维华

学术委员会委员（按姓氏笔画为序）

方荣祥中国科学院微生物研究所

左建儒中国科学院遗传与发育生物学研究所

刘耀光华南农业大学

朱玉贤北京大学

朱立煌中国科学院遗传与发育生物学研究所

许智宏北京大学、中国科学院植物生理生态所

张启发华中农业大学

李家洋中国科学院遗传与发育生物学研究所

陈受宜中国科学院遗传与发育生物学研究所

周俭民北京生命科学研究所

武维华中国农业大学

种康中国科学院植物研究所

钱前中国水稻所

韩斌中国科学院国家基因研究中心

薛勇彪中国科学院遗传与发育生物学研究所


114

（二）实验室组成

课题组组长（按姓氏笔画为序）

方荣祥院士/研究员植物遗传工程中科院微生物研究所

王秀杰研究员生物信息学和系统生物学中科院遗传与发育所

王国栋研究员植物次生代谢的基因组学中科院遗传与发育所

左建儒研究员植物功能基因组学中科院遗传与发育所

朱祯研究员植物遗传工程中科院遗传与发育所

朱立煌研究员植物功能基因组学中科院遗传与发育所

李传友研究员植物功能基因组学中科院遗传与发育所

李家洋院士/研究员植物功能基因组中科院遗传与发育所

张劲松研究员植物功能基因组学中科院遗传与发育所

陈明生研究员比较基因组和生物信息学中科院遗传与发育所

陈受宜研究员植物耐逆分子机制中科院遗传与发育所

邱金龙研究员植物功能基因组学中科院微生物研究所

周奕华研究员植物功能基因组学中科院遗传与发育所

姚善国研究员分子设计和新品种选育中科院遗传与发育所

夏桂先研究员植物功能基因组学中科院微生物研究所

郭惠珊研究员表观遗传学中科院微生物研究所

曹晓风研究员表观遗传学中科院遗传与发育所

储成才研究员功能基因组、基因表达调控中科院遗传与发育所

程祝宽研究员植物分子细胞遗传学中科院遗传与发育所

谢旗研究员植物功能基因组学中科院遗传与发育所

焦雨铃研究员植物基因组学和发育生物学中科院遗传与发育所


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固定人员（按姓氏笔画为序）

马彪亓建飞方军方荣祥王猛王义琴王付欣

王永红王汝慈王克剑王志敏王秀杰王国栋王保

王海云王莉左建儒田彦宝田彩环石光耀石金锋

仲乃琴任勃刘波刘小强刘金玲刘春艳刘贵富

刘香玲刘铁燕刘鹏孙加强朱立煌朱祯牟金叶

何锶洁余柏胜吴耀荣应晓宝张健张万科张凤霞

张玉满张劲松张保才张银红张磊李明李大勇

李传友李华丽李杭序李家洋杨小元杨柳莎杨晓辉

邱金龙陈明生陈受宜陈晓英周红菊周奕华孟祥兵

孟菲房媛媛林晴金志平姚善国段成国胡兴雨

骆观正唐丁唐九友唐三元夏桂先夏然徐驰嘉

袁运动贾士琴贾燕涛郭惠珊钱韦崔霞曹守云

曹晓风梁岩储成才焦雨铃程祝宽蒋红玲童红宁

董丽谢旗甄志军熊国胜蔺寒玉戴艳魏晓丽

博士后（按姓氏笔画为序）

尹冬梅王昉王苗英王黎明任建峰刘冬梅宋学勤

李博李亚非李红双李洪涛李振军李爱宁杨丽萍

苏鸓周壮志范冬洁侯宁宁徐丽贾利强郭葳

梁建丽程志娟熊劲松黎舒佳魏丕伟

在读博士生（按姓氏笔画为序）

Sadia 上官科科马英克王冰王春王静王文广

王亦男王丽丽王利军王芳芳王威王洪俊王美蛟

王娟王晓红王晓芳王航王莫王鹏飞王静

王璐璐车俐晓车荣会邓娴韦伟冯健冯秀晶

冯桂海冯镭田彩娟白泽涛白蛟腾仵石磊关春梅

刘学刘云峰刘立峰刘利静刘林川刘修营刘雪

孙海汐师玉华朱慧纪建辉许操闫留华吴健

吴华君吴新儒宋龙珍宋庆鑫宋成丽宋显伟宋晓光

张勇张玉张玉芹张玉国张华伟张泗举张迪

张洁张涛张雪梅张富杰李祥李真李伟

李志刚李明李林李彦莎李盛楠李淑钰李蕊

李燕莉杜琳杨维杨超杨春花杨荣新杨淳淋

杨璐沈鸣沈懿迟光红邵田陆天聪陆发隆

陈辉陈书元陈华陈丽娟陈昊伟陈金锋陈梦竹

陈谦陈蓉周明周文焜周邦军房媛媛杭润来

林爱红武晓敏祁林林苑怡苗春波郑华坤金芸

姜亮段凯旋段静波洪丽兰洪苏蕾胡斌胡济梁

赵云龙赵文明赵建华赵盼候晓梅徐波徐宁


116

徐海洋桑大军殷翠翠贾伟彦郭红艳郭明欣陶建军

顾连峰崔勰奎梁宏梁成真隋毅黄德宝傅超

彭宝玉景宏伟程曦舒凯覃宝祥谢庆军韩利波

路则府廖毅暨国彪熊青翟庆哲谭河林滕冲

潘文嘉颜永胜霍岩魏丽亚魏国

在读硕士生（按姓氏笔画为序）

王文义邓超颖石艳云刘丰泽吴然然张率斌张歌

张静玺张蕾杨晓璐汪鸿儒汪晶晶陈中祺陈立超

陈同林宝莹袁智惠郭萍黄倬程寿廷谢传淼

詹妮靳谊廖志刚肇涛澜闞金红

客座人员（按姓氏笔画为序）

Ayaz Ahmad Yarra Rajesh 马银平马筠王婧王宇峰王爱菊

伍粲刘洋刘云峰刘永昌刘国振刘萌吕启明

孙羽孙兵孙昌辉闫娇吴旭江吴洪恺吴琪

张帆涛张钟徽李月李华李庆亮李延安李德军

杜敏敏孟秀华庞志乾赵颖徐吉臣徐筱袁悦

贾培松郭志江郭肇铭黄胜雄韩伟简水溶

本年度毕业博士研究生（按姓氏笔画为序）

王莉（导师：方荣祥）王欢（导师：王秀杰）王娟（导师：夏桂先）

任勃（导师：左建儒）孙凤丽（导师：李家洋）许莹修（导师：李传友）

应晓宝（导师：郭惠珊）张波（导师：陈受宜）张保才（导师：周奕华）

李红美（导师：李传友）李春来（导师：储成才）李峰（导师：储成才）

杨昭（导师：储成才）杨艳梅（导师：方荣祥）邹宏峰（导师：陈受宜）

陈立胜（导师：李家洋）陈庆国（导师：左建儒）陈斌（导师：朱祯）

赵久海（导师：李传友）赵丕明（导师：夏桂先）赵庆臻（导师：谢旗）

赵莉娜（导师：谢旗）赵营涛（导师：王秀杰）骆观正（导师：王秀杰）

高婷（导师：谢旗）崔凤（导师：谢旗）矫永庆（导师：李家洋）

鲁非（导师：陈明生）雷刚（导师：陈受宜）熊光焰（导师：周奕华）

薛丽（导师：左建儒）

本年度毕业硕士研究生（按姓氏笔画为序）

李沫（导师：方荣祥）李焱（导师：郭惠珊）黄夏禾（导师：谢旗）


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（三）实验室设立的开放课题

1. 蛋白质精氨酸甲基转移酶基因家族对转录后调控的分子机理研究。负责人：董玉柱，

中国科学院植物研究所

2. 谷子和狗尾草属的系统进化分析。负责人：刁现民，河北省农林科学院谷子研究所

3. 水稻脱落酸突变体 phs5 回复突变的筛选和相关基因的克隆。负责人：邓晓建，四

川农业大学水稻研究所

4. 番茄 3 号染色体常染色质区域 BAC 克隆的鉴定。负责人：王瑛，中国科学院武

汉植物园

5. 水稻杂种优势分子机制的研究。负责人：李仕贵，四川农业大学水稻研究所

6. 代谢组学用于转基因植物表型的研究。负责人：许国旺，中国科学院大连化学物

理研究所

7. 利用转基因技术提高油菜籽含油量的探索。负责人：管荣展，南京农业大学

8. 纳米碳促进植物生长的作用机理。负责人：刘键，华农肥料技术有限公司

9. 利用基因沉默策略实现抗马铃薯类病毒研究。负责人：吕典秋，黑龙江省农科院

农业部马铃薯种薯质量检测中心

10. 海岛棉黄萎病抗性相关基因 VhIGb5 的功能分析。负责人：沈法富，山东农业大学

11. 植物蛋白的精细调控体系在多种植物中的应用。负责人：李乐攻，首都师范大学


118

（四）2009 年学术委员会纪要

植物基因组学国家重点实验室 2009 年学术委员会纪要

植物基因组学国家重点实验室 2009 年度学术委员会于 2010 年 2 月 6 日召开。学

术委员会主任李家洋院士，副主任武维华院士和薛勇彪研究员主持了年会。实验室主

任方荣祥院士，副主任朱玉贤教授、左建儒研究员、曹晓风研究员，学术委员会成员

陈受宜研究员、刘耀光教授、钱前研究员、种康研究员、周俭民研究员、朱立煌研究

员和全体课题组长出席了年会。依托单位领导遗传发育所薛勇彪所长和微生物研究所

黄力所长出席了年会。

实验室主任方荣祥院士汇报了实验室 2009 年工作进展，提出了 2010 年工作设想，

并对重点实验室的定位、科学目标的进一步凝练等重要问题进行了分析和说明。李家

洋院士、储成才研究员、李传友研究员、程祝宽研究员、谢旗研究员、朱祯研究员、

郭惠珊研究员、夏桂先研究员和 2009 年重点实验室引进的中青年人才张劲松研究员、

邱金龙研究员、姚善国研究员、周奕华研究员、王国栋研究员等分别汇报了其课题组

的研究进展。在上述报告基础上，学术委员会围绕实验室的学科建设与布局、人才队

伍建设、运行管理、平台建设、重点实验室专项经费及重点实验室评估等方面提出了

具体、建设性的意见。

学术委员会专家肯定了实验室的人才队伍、研究方向和学科布局，肯定了实验室

取得的成绩，指出实验室的研究实力得到了进一步提升。学术委员会建议：实验室要

进一步突出植物基因组学研究特色；重视基础研究与生产实践相结合；加强实验室内

部实质性的合作交流及与国内外同行的合作；促进大型仪器平台的建设。学术委员会

还就如何做好重点实验室 2011 年的评估工作和平台建设进行了深入的讨论，建议重

点实验室应该围绕几个重大科学问题进行深入的研究与合作，取得本实验室具有代表

性的成果；配备专业的技术支撑人员，建立和完善组学研究平台，满足科研需求和发

展。

薛勇彪所长充分肯定了植物基因组学国家重点实验室在研究所发展中的重要地


119

位、作用与贡献，并代表依托单位表示将一如既往地支持实验室的发展。薛勇彪所长

对实验室的运行管理、平台建设等方面提出了具体、建设性的建议，希望实验室科研

人员勇于创新、勇于挑战科学前沿中重大问题；同时注重方法学，加强植物基因组学

研究特色，在相关领域取得具有原创性的成果；各研究组间相互配合，注重成果转化。

薛勇彪所长感谢学术委员们对实验室的一贯支持，感谢实验室全体人员的辛勤工作，

希望实验室继续努力，取得更好的科研业绩。依托单位微生物研究所黄力所长出席了

年会，对实验室取得的成绩表示充分的肯定并致以祝贺，同时表示将一如既往地支持

实验室的发展。

学术委员会主任李家洋院士在归纳总结了学术委员会成员讨论和建议的主要内容

后，指出实验室应采取具体措施，解决目前存在的问题和不足。李家洋院士鼓励实验

室全体人员从国家需求出发，瞄准科学前沿，敢于并勇于挑战科学难题；发扬拼搏精

神，勤奋工作，增强自身的责任感及使命感；精诚团结，联合攻关，充分发挥团队精

神，进一步加强沟通交流与实质性合作，尤其是实验室内部的不同形式、不同层次的

合作，在植物基因组学领域做出解决国家重大战略需求、有重大影响的科研成果，同

时促进科研成果的产业化；建立和完善基因组学、代谢组学和蛋白组学平台，引进专

业的技术支撑人员，促进平台的发展，使重点实验室的组学研究具有一定的国内外影

响力。

实验室主任方荣祥院士表示，实验室将根据学术委员会的建议，进一步凝炼实验

室的学科方向，发展植物基因组学研究领域的优势特色，培育好实验室的标志性成果，

力争在评估中取得好成绩。最后，方主任感谢学术委员会委员和全体同仁的辛勤工作。

Documents

中国科学院遗传与发育生物学研究所 ... - CASplantgenomics.genetics.cas.cn/sysnb/201204/P020181017654587331749.pdf植物基因组学国家重点实验室年报2010 2 1