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朱玉贤

职务职称:中科院院士、教授、博士生导师

学科专业:植物生理学

研究方向:棉纤维细胞伸长机制、植物调控机制

实验室位置:武汉大学生命科学学院5102实验室


联系方式:

电话:027-68752987

E-mail:zhuyx@whu.edu.cn


学习经历

1978年09月至1982年07月,浙江农业大学农学系 种子专业,学士

1986年01月至1990年01月,美国康奈尔大学植物科学系 植物生理学,博士


主要工作经历与任职情况:

1989年12月至1991年06月,美国华盛顿大学生物系,博士后

1991年06月至1992年06月,北京大学生物系,博士后

1992年07月至1994年02月,北京大学生命科学学院,副教授

1992年12月至2002年08月,蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室,副主任

1994年07月至今,北京大学生命科学学院,教授、博士生导师

1996年09月至1997年7月,美国加州伯克利大学植物基因表达中心,高级访问学者

2001年09月至今,教育部"长江特聘教授"

2004年01月至今,国家自然科学基金委员会"创新研究群体"召集人

2002年09月至今,北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室主任

2014年04月至今,武汉大学生命科学学院教授;武汉大学高等研究院院长


主要社会兼职:

2008年07月至今,中国植物学会,副理事长

2002年05月至今,农业部"国家转基因生物安全委员会",委员

2013年01月至今,转基因生物新品种培育重大专项总体组技术副总师

2013年03月至今,教育部大学生物学课程教学指导委员会主任


主要研究领域及兴趣:

主要通过研究陆地棉花纤维发育早期的功能基因组、转录组学及雷蒙德氏棉、亚洲棉功能基因组,探索纤维突起、伸长的分子机制及调控规律。通过大规模转录组学分析法,获得大量纤维突起或伸长阶段特异性表达基因(重点是棉花转录因子基因家族成员以及激素受体基因),探索棉花基因功能鉴定的新方法。用RT-PCR等基因表达分析方法研究已克隆的基因在棉花发育过程中的器官、组织及发育时期等时空表达特性,推测这些基因在棉纤维发育过程中的作用。分离鉴定植物激素信号途径对棉纤维发育起重要调控作用编码关键转录因子的基因,阐明植物激素对纤维发育的关键作用。

以雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)的基因组为参考序列,我们将目前NCBI数据库中存在的297239条陆地棉(Gossypium hirsutum)表达序列标签(EST)进行了重新组装和分析,得到了49125条单基因簇(UniGenes)。这些单基因簇的平均长度达到了1019碱基对,显著超过之前组装的804和791碱基对。其中,长度超过3千碱基对的单基因簇的数目从30条左右增加到1223条。我们的结果说明,雷蒙德氏棉基因组的参考序列对四倍体棉花转录组的组装起到非常大的推动作用。转录组分析分析显示,四倍体棉花里来自A和D亚基因组的基因在转录模式上有显著差异。在四倍体转录组中,29547个单基因簇可能来自于D亚基因组的贡献,而另外19578个单基因簇可能是A亚基因组转录出来的。最后,大规模数据分析得到的一些棉纤维发育关键基因在转录水平的差异可被RT-PCR实验证实。

我们通过高通量测序方法获得了8.5G碱基对高质量、无污染的转录组测序数据,将约85%的测序数据贴回参考基因组序列上,共鉴定了超过15万个剪切结点,在10197个基因中发现了16437个可变剪切事件。结果显示,平均每四个棉花基因,就有一个存在可变剪切现象,说明可变剪切在棉花基因组中是一种广泛存在的现象。在这些可变剪切事件当中,“内含子保留”类型占最多的比例(40%),而“跳过外显子”类型是最少的。我们选取11个不同的真合生物进行横向比较,证实“内含子保留”类型在高等植物中所占的比例是最高的,但是在脊椎动物当中“跳过外显子”的比例最高,“内含子保留”反而最少。为了解释这巨大差异的来源,我们进一步对棉花发生“内含子保留”的基因进行分析,结果发现尽管转座因子的插入在棉花所有内含子中所占比例只有2.9%,但是在保留的内含子中比例竟高达43%,这暗示了转座因子的插入可能与内含子的选择性保留有关。大量的数据分析显示,插入到保留内含子中的转座因子并不是随机分布的,而是富集在3’剪切位点上游0-40个碱基的区段上,从而影响了该段序列的RNA二级结构的柔性并导致分支位点偏离最佳位置,在内含子剪切的过程中不能发挥正常的作用,最终导致内含子的保留。我们的结果暗示,转座因子插入所介导的分支位点的分布改变对于内含子保留类型的可变剪切有重要作用,该发现有助于解释植物和动物之间存在的内含子保留差异。

实验室前期从Salk种子库中得到一个与乳腺癌同源基因的突变体row1-3,该突变体根部表型剧烈。其根部极其短小不能正常发育,成熟区细胞不能正常分化与伸长,QC及向地性完全丢失,同时其根尖不含淀粉粒,结构模糊不具有典型的根端分生组织结构,表明其也不能进行正常的分化。通过对其表型分析结合PCR与GFP定位技术,我们找到了ROW1基因缺失后可能造成以上剧烈表型的原因,即WOX5过量表达造成的。通过遗传学实验方法,对该突变体中的WOX5完全敲除或者部分敲除可以回复或者部分回复该突变的表型,在row-3/wox5-1双突变体中,其跟的伸长和向地性恢复,同时其根端分生组织可以正常风化产生含淀粉粒的小柱细胞。进而证明了ROW1是WOX5的负调控因子,通过抑制WOX5的表达来限定该基因只在QC细胞中表达。


主持和参加项目:

1.国家自然科学基金委“植物激素”重大研究计划集成项目:乙烯、GA和超长链脂肪酸调控棉纤维发育的分子机制研究。项目编号:91117004。总经费160万,2012-2013。

2.国家科技部973项目:棉花纤维品质功能基因组研究及优质高产新品种的分子改良。课题主持人,“棉纤维细胞转录组学研究”。课题编号:2010CB126002。课题经费380万元,2010-2014年。



代表性论文(*通讯作者):

1.Li, F.G., Fan, G.Y., Wang, K.B., Sun, F.M., Yuan, Y.L., Song, G.L., Li, Q.,Ma,Z.Y., Lu, C.R., Zou, C.S., Chen, W.B., Liang, X.M., Shang, H.H., Liu, W.G., Shi, C.C., Xiao, G.H., Gou, C.Y., Ye, W.W., Xu, X., Zhang, X.Y., Wei,     H.L., Li, Z.F., Zhang, G.Y., Wang, J.Y., Liu, K. Kohel, R.J., Percy, R.G., Yu, J.Z., Zhu, Y.X*, Wang, J*. Yu, S.X*.. Genome sequence of the cultivated cotton Gossypium arboretum. Nature Genetics (2014)  doi:10.1038/ng.2987

2.Li, Q., Xiao, G. H., and Zhu, Y. X.* Single-nucleotide resolutionmapping of the Gossypium raimondii transcriptome reveals a new mechanism for alternative splicing of introns. Molecular Plant 7 (2014), 829-840.

3.Wang, K. B., Wang, Z. W., Li, F. G., Ye, W. W., Wang, J. Y., Song, G. L., Yue, Z., Cong, L., Shang, H. H., Zhu, S. L., Zou, C. S., Li, Q., Yuan, Y. L., Lu, C. R., Wei, H. L., Gou, C. Y., Zheng, Z. Q.,Yin, Y., Zhang, X. Y., Liu, K., Wang, B., Song, C., Shi, N., Kohel, R. J., Percy, R. G., Yu, J. Z., Zhu, Y. X.*, Wang, J*. and Yu, S. X*. The draft genome of a diploid cotton Gossypium raimondii. Nature Genetics 44 (2012),     1098-1103.

4.Qin, Y. M. and Zhu Y. X.* How cotton fibers elongate: a tale of linear cell-growth mode. Curr. Opin. Plant Biol. 14 (2011), 106-111.

5.Pang, C.Y., Wang, H., Pang, Y., Xu, C., Jiao, Y., Qin, Y.M., Western, T.L., Yu, S.X. and Zhu, Y.X.* Comparative proteomics indicate that biosynthesis of pectic precursors is important for cotton fiber and Arabidopsis root hair elongation. Molecular Cellular Proteomics, 9 (2010), 2019-2033.

6.Han, P., Li, Q. and Zhu, Y. X.* Mutation of Arabidopsis BARD1 causes meristem defects by failing to confine WUSCHEL expression to the organizing center. Plant Cell 20 (2008), 1482-1493.

7.Qin, Y. M., Hu, C. Y., Pang, Y., Kastaniotis, A. J., Hiltunen, J. K. and Zhu, Y. X.* Saturated very-long-chain fatty acids promote cotton fiber and Arabidopsis cell elongation by activating ethylene biosynthesis. Plant Cell     19 (2007), 3692-3704.

8.Li, H. B., Qin, Y. M., Pang, Y., Song, W. Q. and Zhu, Y. X.* A cotton ascorbate peroxidase modulates the stead-state level of H2O2 during fiber cell development. New Phytol. 175 (2007), 462-471.

9.Qu, L. J. and Zhu, Y. X.* Transcription factor families in Arabidopsis: major progress and outstanding issues for future research. Curr. Opin. Plant Biol. 9 (2006), 544-549.

10.  Shi, Y. H., Zhu, S. W., Mao, X., Feng, J. X., Qin, Y. M., Zhang, L., Cheng, J., Wei, L., Wang, Z. Y. and Zhu, Y. X.* Transcriptome profiling, molecular biological and physiological studies reveal a major role for ethylene  in cotton fiber cell elongation. Plant Cell 18 (2006), 651-664.

11.  Ji, S. J., Lu, Y. C., Feng, J. X., Wei, G., Li, J., Shi, Y. H., Fu, Q., Liu, D., Luo, J. C. and Zhu, Y. X.* Isolation and analyses of genes preferentially expressed during early cotton fiber development by subtractive PCR and cDNA array. Nucleic Acids Res. 31 (2003), 2534-2543.

12.  Zhu, Y. X., Tepperman, J. M., Fairchild, C. and Quail, P. H. Phytochrome B binds with greater apparent affinity than phytochrome A to the basic  helix-loop  -helix factor PIF3 in a reaction requiring the PAS domain ofPIF3. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97 (2000), 13419-13424.




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