【直播】Cell Press Live：气候变化挑战下的植物科学研究

直播信息

活动名称

气候变化挑战下的植物科学研究

报告人

林荣呈、秦峰、王雷、赵杨

活动时间

2022年6月29日 14:00

主办方

Cell Reports Physical Science, Matter

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工业文明发展所带来的温室气体的排放和自然环境的改变，引发了全球范围内的气候变化，是我们的生存和可持续发展所必须面对的重要问题之一。植物对平衡自然界二氧化碳含量，维持生态平衡具有不可或缺的作用，通过深入了解植物生长发育及应对环境胁迫机制，人类可以更好应对气候变化带来的严峻挑战。

6月29日下午2点30分， Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports将携手iScience联合举办Cell Press Live：气候变化挑战下的植物科学研究在线研讨会。
我们将邀请四位植物生长发育和逆境适应领域的知名学者，介绍国内外在该领域最新的科学成果，并与大家在线互动，进行深入的前沿讨论！

直播海报

演讲嘉宾及主题

林荣呈 研究员

中科院植物研究所

▌个人简历：

林荣呈，中国科学院植物研究所研究员，中国科学院大学教授，博士生导师，中国科学院光生物学重点实验室主任。在华中农业大学获学士和硕士学位，在中科院植物所获博士学位，曾在美国康奈尔大学BTI植物研究所开展博士后研究。2008年回国，先后入选中科院人才计划、国家百千万人才工程、科技部中青年科技创新领军人才；获国家杰出青年科学基金、中科院青年科学家奖、中国侨界创新人才贡献奖、中国植物生理与植物分子生物学学会“光生物学杰出贡献奖”等。主要从事植物光信号调控与光合作用的研究，在Science、Nat Commun、PNAS、Plant Cell、Mol Plant、Cell Reports等学术期刊发表论文70余篇。兼任中国植物生理与植物分子生物学学会常务理事、《生命世界》科普杂志主编、《植物学报》副主编、Journal of Integrative Plant Biology、Journal of Genetics and Genomics和《植物生理学报》编委等职。

▌演讲主题：

叶绿素合成与叶绿体蛋白质量控制的调控机制▌内容摘要：太阳光对植物有双重作用，一方面为光合作用提供能量，另一方面为植物生长发育和适应性提供环境信号。植物对光能利用和信号响应贯穿其整个生命周期。叶绿体是植物特有的细胞器，是光合作用以及其他许多生物化学反应的重要场所，叶绿体内既制造氧气，又产生各种活跃的化学能，加之对环境非常敏感，很容易形成活性氧（ROS）物质，因此，叶绿体的功能维持和动态调整对植物生命活动十分重要，涉及叶绿体内各种色素和蛋白质的合成与降解的稳态调控，特别是与环境光信号的关联。叶绿素是植物吸收光能的主要色素，其生物合成受到转录、转录后、翻译、以及翻译后等水平的精细调节，通过对一系列转录因子、转录调控因子以及分子伴侣等蛋白的鉴定和功能及机制研究，加深了对叶绿体合成调控过程的认识。叶绿体蛋白在成熟以及组装的过程中会出现错误折叠，并且易受到ROS的损伤，错误折叠以及受损伤的蛋白质需由蛋白质量控制体系清除或修复。我们将光信号转导与光合作用整合开展研究，聚焦其中重要的一些生理过程和生化反应，本报告将介绍近年来的一些研究进展。

秦峰 教授

中国农业大学

▌个人简历：

主要从事植物抗旱基因的克隆与功能研究。在玉米抗旱性这一复杂数量性状的解析和基因克隆研究中取得了具有国际影响的研究成果。对来自全球不同地区的玉米种质资源进行了抗旱性的评价与鉴定；通过全基因组关联分析克隆了多个玉米抗旱基因；揭示了大量玉米应答干旱的基因表达调控的遗传位点。研究成果发表在Nature Genetics、Nature Communications、Genome Biology等国际学术期刊。获美国授权专利1项、中国发明专利5项、申请国际专利（PCT）3项。研究成果有望为农作物高产、稳产的分子设计育种提供了重要的基因资源和关键技术。2014年获“杜邦青年教授奖”；2015年获“第一届中国作物学会青年科技奖”；2016年获得国家自然科学基金委“杰出青年”基金。▌演讲主题：玉米抗旱性的遗传解析及基因克隆▌内容摘要：在世界范围内，干旱是导致玉米产量损失的主要环境因素。解析抗旱性的分子机制和克隆抗旱关键基因一直是植物抗逆分子生物学研究的热点，也是农作物抗旱性遗传改良和分子设计育种的核心技术。我们对224份抗旱性存在广泛差异的玉米自交系，在正常浇水和两种干旱胁迫条件下，获得了627个高质量转录组数据。通过每种处理下约3万个基因进行基因表达量的全基因组关联分析，检测到73,573个基因表达控制位点（eQTLs），其中60%的eQTLs被解析到单个候选基因。我们提出应答干旱胁迫的动态eQTL，是导致基因干旱应答差异表达的遗传位点。通过孟德尔随机化分析，我们鉴定到97个基因，其表达量的改变可能与抗旱性直接相关，并确定了影响它们表达差异的遗传变异位点。进一步的实验证实，脱落酸8’-羟化酶基因（Abh2）表达受到近端DNA序列变异的调控，且该基因表达量与植株抗旱性呈负相关。此外，我们发现干旱胁迫显著推迟雌穗的生长发育是导致玉米散粉吐丝间隔增大的关键原因。干旱胁迫下，编码细胞膨胀蛋白的ZmEXPA4基因表达明显受到干旱的抑制。利用雌穗中干旱诱导型的启动子启动ZmEXPA4的基因表达，能有效缓解干旱导致的雌雄花发育的时间间隔。以上研究为解析玉米抗旱性形成的遗传机理和抗旱性的遗传改良提供了新的见解和策略。

王雷 研究员

中科院植物研究所

▌个人简历：

王雷，中国科学院植物研究所，研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授。
主要从事植物生物钟及其调控的信号网络方面的研究，近年来，在生物钟调控植物生长发育的分子网络解析、水稻耐盐性与抽穗期调控关键基因挖掘和作用机制、蛋白质翻译后修饰以及DNA甲基化精准调控生物钟等方面取得了一系列重要成果。揭示了水稻生物钟关键组分通过调控钠/钾离子稳态以及脱落酸信号调控水稻盐胁迫适应的分子机制。并阐明了水稻生物钟关键组分是调控耐盐性和抽穗期的，为水稻耐盐设计育种提供了新元件和优异遗传资源。
现任《植物学报》副主编；Frontiers in Plant Science的Associate Editor和Faculty Opinions专家成员等，为中国植物生理与植物分子生物学学会第十二届理事会理事；中国细胞生物学会植物器官发生分会以及生物节律分会专业委员；中国科学院植物分子生理学重点实验室副主任。▌演讲主题：水稻生物钟调控盐胁迫适应的分子网络▌内容摘要：土壤盐渍化是一种常见的非生物胁迫，已成为制约作物产量提高和作物稳产的的关键制约因素。其中，NaCl是导致土壤盐渍化的常见因素，Na+是造成离子毒害的主要原因，不仅产生渗透胁迫，使植物细胞内的水分流失，还会导致氧化胁迫，诱导植物体内活性氧（ROS）的快速积累。生物钟是生物体为了适应光温等环境周期节律变化，从而进化出的协调细胞内基因表达、代谢稳态的复杂分子系统。该系统主要包括信号输入、中央振荡器、信号输出网络等。在模式植物拟南芥中，生物钟以多种机制调控植物对非生物胁迫的响应。然而生物钟关键组分是否调控水稻的耐盐性、及相关的遗传调控网络尚不清楚。
我们系统分析了水稻生物钟组分在水稻耐盐性调控中的作用，发现生物钟中央振荡器的多个关键组分可以不同的分子通路调控水稻的耐盐性。同时这些关键因子也在水稻抽穗期调控过程中发挥着重要作用。我们的研究为生物钟调控水稻耐盐性提供了时间生物学方面的理论依据，也为研发水稻耐盐品种和分子育种提供理论支持和优质遗传资源。本报告将介绍我们在水稻生物钟调控耐盐性适应和抽穗期方面的最新研究进展。

赵杨 研究员

中国科学院

分子植物卓越中心

▌个人简历：

赵杨，中国科学院分子植物科学卓越创新中心，研究员，博士生导师。
主要从事植物渗透胁迫信号传导分子机理的研究，包括对胁迫上游信号组分的鉴定，以及对植物激素ABA调控生长和胁迫应答分子机制的解析等。近年研究发现了质膜定位的BON蛋白是渗透胁迫上游信号中的关键组分，提出了渗透与免疫应答拮抗的新概念；发现了ABA不仅是胁迫激素，还是植物生长发育所必需的“生长激素”，阐明了ABA调控干旱下植物根冠比的作用机理。这些研究成果为作物抗逆稳产节水遗传改良提供了理论依据和基因资源。本研究组于Nature Plants、Current Biology、Cell Reports、STAR Protocols、J Integr Plant Biol、Plant Cell Physiol、Plant Mol Biol等国际知名期刊发表多篇论文。
研究工作和个人先后获得浦江人才、松江区领军人才、国家特支计划青年拔尖人才等支持。▌演讲主题：植物渗透胁迫信号传导▌内容摘要：干旱、盐胁迫以及低温等非生物逆境导致的渗透胁迫造成作物生产的巨大损失，危害粮食安全。
对植物渗透胁迫信号传导的研究始于上世纪六十年代，科学家发现植物激素ABA，以及渗透胁迫信号的远距离传递；九十年代至今逐渐解析了ABA核心信号通路，鉴定了胁迫激活的蛋白激酶。由于缺乏合适的研究体系，以及渗透胁迫本身的复杂性，目前对渗透胁迫信号通路上游组分知之甚少。这一领域非常关键的科学问题，例如渗透胁迫信号如何介导Ca²⁺响应和ABA积累，渗透胁迫信号与其他环境信号之间的关系等都不清楚，其研究难点在于关键信号组分的鉴定。本报告提出渗透胁迫早期信号研究的思路与系统，以及利用这些系统筛选与分析潜在的渗透胁迫早期信号元件。
植物通过改变根冠比和根系结构来适应干旱胁迫和盐胁迫。然而，干旱胁迫下植物根冠比的调节机制尚不清楚。这一方向的重要科学问题，例如植物激素如何介导干旱下根冠比调控，以及光合产物分配如何影响根系生长等都不清楚。本报告将阐述ABA信号调控蔗糖远距离转运和根冠比的分子机理，以及同时提高植物抗性和生长的潜在策略。
http://www.cemps.cas.cn/sourcedb_sippe/zw/zjrc/202101/t20210113_5855787.html

扩展阅读

 

编辑：黄琦

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