相信所有的事与怀疑所有的事在本质上其实是相同的——(这两种不成熟的做法)都忽视了思考的重要性。~~~~儒勒·昂利·庞加莱,La Science et l'Hypothèse1901?

花粉管导向

花粉萌发产生花粉管,花粉管携带两个精子细胞从柱头进入花柱和引导组织,从引导组织表面穿出后,沿株柄生长,最后从珠孔进入胚囊。在生长过程中,花粉管受到来自母本的多种信号的引导保障花粉管精确的到达胚囊,该过程称为花粉管导向。该过程受到严格遗传调控,并且具有种属特异性,在限制种间杂交,保持物种特异性过程中具有重要作用。在蓝猪耳草、拟南芥和玉米中,发现来自胚囊助细胞的小肽具有花粉管吸引能力,我们关注的科学问题是花粉管如何识别和响应外界信号来实现花粉管定向的生长。我们的研究发现内质网蛋白POD1参与花粉管对信号的响应,高尔基体蛋白iPOD1在调控花粉管极性生长过程中起重要作用。而另外一个过氧化物酶体蛋白DAYU通过调控过氧化物酶体发生,调控花粉在柱头萌发。

雌配子体发育

在雌配子体发生过程中,大孢子母细胞经减数分裂产生四个大孢子,其中三个凋亡降解,剩下的一个成为功能大孢子,它再经过三次核分裂和之后的细胞化过程形成一个八核、七细胞的胚囊,即:一个卵细胞、两个助细胞、三个反足细胞和一个二倍体的中央细胞。反足细胞通常在受精前凋亡,剩下卵细胞、助细胞和中央细胞,合称为雌性生殖单位。具有吸引花粉管、精子释放、受精和启动种子发育的功能。我们关心的是胚囊发育的调控机理,包括配子细胞命运的决定和分工。通过对一系列胚囊发育突变体的研究,我们发现RNA加工和核糖体发生的精确调控是胚囊发育的关键。

花粉发育

花粉起源于花药原基中的二倍体花粉母细胞。花粉母细胞经过减数分裂产生单倍体的小孢子,小孢子再经过两次有丝分裂形成成熟的单倍体花粉。成熟的花粉通常由三个细胞构成:一个大的营养细胞和两个小的精细胞,精细胞被包裹在营养细胞中,形成“细胞中有细胞”的特殊结构。营养细胞在授粉后萌发出花粉管,负责将不能自主运动的精细胞运送至胚囊,使其分别与卵细胞及中央细胞结合,完成双受精。我们感兴趣的是花粉发育过程中的细胞分裂分化、细胞周期调控和基因调控网络。通过对BNP1基因的研究发现,与体细胞类似,DNA复制过程在花粉的细胞分裂过程中同样发挥了重要作用。

胚胎发生

P高等植物在完成双受精后起始了胚胎发育的历程,包括早期胚胎发育过程中合子的激活,细胞分裂与分化,极性的建立等以及晚期胚胎发育中营养物质的贮存和种子成熟等一系列受到遗传精细调控重要生物学事件。胚胎发育是个体发育的起点,它孕育了未来发育的蓝图,成体的每一部分都能溯源到相应的胚胎细胞,然而我们对植物胚胎发育的分子调控机制还不是很清楚。另外,胚胎发育的状况与种子形成及质量控制息息相关,关系到农作物产量的高低和品质的好坏。因此,了解调控胚胎发育的分子机制不仅有重大的理论意义,还在改良农作物,提高粮食的产量和质量等方面具有广阔的应用前景。

根瘤与固氮

豆科植物可以感知土壤中的根瘤菌,并与之建立互惠共生关系。在共生作用建立过程中,豆科植物根部为容纳根瘤菌形成新的次生器官--根瘤(root nodule)。根瘤菌在根瘤中将空气中的氮气固定为植物可以吸收的氨;作为回报,植物为根瘤菌提供生长和固氮所需的营养物质。当根瘤菌沿着侵染线到达根瘤原基后,被释放到根瘤细胞中,这时根瘤菌被一层植物细胞来源的膜所包被,从而形成类似于细胞器的结构,称为共生体(symbiosome)。共生体是共生固氮的核心部分。我们的研究关注于豆科植物共生固氮过程中根瘤菌是如何进入细胞成为共生体,以及有功能的共生体是如何形成并发挥固氮功能。

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