長聘教授
油菜素甾醇（BR）是多功能的植物激素，影響植物細胞伸長和分裂、組織分化和器官形成🙋🏼♂️、生殖發育和衰老、以及對環境信號（特別是光信號）的響應。本研究組關註BR信號轉導通路的自身調控的細胞學機製，發現某些細胞器在BR信號轉導中起到重要作用，機製研究正在進行中🧑🏻🦼㊗️。另外，BR信號調控重要主糧作物水稻的生長發育🧙🏻♀️，BR水平或信號降低導致株型矮小緊湊，適宜密植🤦🏻♂️，但不利於生殖發育和種子產量；增強BR信號使單株種子產量增加🦹🏻，但同時也導致易倒伏和種植密度下降的副作用。因為BR信號組分在轉錄水平幾乎不受調控📳，BR水平過量又可引發對BR信號本身的反饋抑製，因此BR不便直接應用於農業生產。為解決BR信號在農業生產中的應用問題🤲🏼，本研究組找到兩種解決策略，一是尋找參與BR信號調控植物生長發育的部分過程的新調控因子，既能利用BR信號促進植物生長發育👨🦲，又能降低副作用；二是找到組織特異高表達的啟動子，驅動直接調控BR信號的改造序列，在特定組織器官中直接增加或降低BR信號。此課題的成果具有潛在的運用價值◽️。
植物液泡是成熟植物細胞中的大型細胞器，主要功能主要是調節細胞滲透壓，平衡細胞內水分和酸度👨🏽🔧🪭，貯存養料及多種代謝產物👩👩👦👦，降解吞噬進液泡的衰老細胞器🧏，並參與植物對微生物入侵的響應和抵抗😝。液泡膜上的質子泵調控離子跨液泡膜運輸，並影響液泡形態以及液泡內液的pH值。本研究組發現液泡形態和分布也影響植物生殖細胞分化以及相關生殖發育的過程🧑🏿🏫，液泡如何調控植物生長發育研究極少🤟🏻🧎♂️，此課題具有很高的創新性。在液泡膜質子泵缺失突變體中，液泡的大小和分布🍃🚇、液泡內液和細胞質的pH值都異常，雌配子體中的核遷移和定位受到影響，胚胎第一次不對稱分裂和極性建成也隨之受到極大影響。進一步研究發現突變體之後的胚胎發育過程中生長素含量顯著下降、分布異常，胚胎形態建成特別是子葉的形成受阻，幼苗的生長素響應被抑製🐯🙏🏿。說明液泡的生成和分布對植物的正常形態建成至關重要。另外，本研究組還發現其它激素可通過影響雌配子體形成過程中細胞大液泡的形成時空調控配子體育性和種子數量💂🏿♂️，深入的機製研究正在進行中🥱。
胚珠是種子的前體，胚珠的起始決定胚珠數量的最大可能性,也很大程度的影響了種子的數量和產量💧。胚珠起始過程的調控機製目前依然知之甚少🤵🏼♀️，已知生長素、細胞分裂素等激素調控胚珠起始和數量。本研究組集中研究植物激素調控胚珠原基起始的分子機製🪇🧚🏻♂️，首次發現油菜素甾醇（BR）也參與胚珠起始和胚珠數量的調控，BR通過激活自身信號通路下遊的重要轉錄因子BZR1直接調控胚珠起始和早期發育的相關基因ANT🪛、HLL和AP2影響胚珠起始和胚珠數量；並且證明BR還通過激活生長素和細胞分裂素信號增加胎座長度、促進胚珠起始🙎🏻♀️、提高胚珠和種子數量。本研究組的工作還發現胚珠起始不是一次性的，而是不同步起始，第一批胚珠原基在花發育第九期早期起始，之後胎座伸長𓀂、已起始胚珠之間邊界增大、第二批胚珠原基在已有胚珠之間的邊界起始🌑。觀測和統計結果以及計算模型都顯示生長素極性運輸載體PIN1的極性定位以及生長素極性分布的動態變化引起的生長素濃度高峰的形成和變化是造成胚珠異步起始的原因。胚珠起始的多步性具有重要生物學意義🧚🏿，植物可通過監測內外環境變化，調控後代的數量。本研究組已發現生物和非生物逆境脅迫影響雌蕊和胎座的伸長進而影響胚珠的起始以及胚珠和種子的數量🤛🏼，後續工作正在進行中。
Vacuolar H+-ATPase and BZR1 form a feedback loop to regulate the homeostasis of BR signaling in Arabidopsis. Jiang, Y. T., Yang, L. H., Zheng, J. X., Geng, X. C., Bai, Y. X., Wang, Y. C., ... & Lin, W. H*. (2023). Molecular Plant, 16(12), 1976-1989.
RLI2 regulates Arabidopsis female gametophyte and embryo development by facilitating the assembly of the translational machinery. Yu, S. X., Hu, L. Q., Yang, L. H., Zhang, T., Dai, R. B., Zhang, Y. J., ... & Lin, W. H*. (2023). Cell Reports, 42(7).
Spatiotemporal formation of the large vacuole regulated by the BIN2-VLG module is required for female gametophyte development in Arabidopsis. Hu, L. Q., Yu, S. X., Xu, W. Y., Zu, S. H., Jiang, Y. T., Shi, H. T., ... & Lin, W. H*. (2023). The Plant Cell, 35(4), 1241-1258.
Ovule initiation: the essential step controlling offspring number in Arabidopsis. Yu, S. X., Jiang, Y. T., & Lin, W. H*. (2022). Journal of Integrative Plant Biology, 64(8), 1469-1486.
PIN3 positively regulates the late initiation of ovule primordia in Arabidopsis thaliana. Hu, L. Q., Chang, J. H., Yu, S. X., Jiang, Y. T., Li, R. H., Zheng, J. X., ... & Lin, W. H*. (2022). PLoS Genetics, 18(3), e1010077.
Interaction of brassinosteroid and cytokinin promotes ovule initiation and increases seed number per silique in Arabidopsis. Zu, S. H., Jiang, Y. T., Chang, J. H., Zhang, Y. J., Xue, H. W., & Lin, W. H*. (2022). Journal of integrative plant biology, 64(3), 702-716.
Asynchrony of ovule primordia initiation in Arabidopsis. Yu, S. X., Zhou, L. W., Hu, L. Q., Jiang, Y. T., Zhang, Y. J., Feng, S. L., ... & Lin, W. H*. (2020). Development, 147(24), dev196618.
Two tonoplast proton pumps function in Arabidopsis embryo development. Jiang, Y. T., Tang, R. J., Zhang, Y. J., Xue, H. W., Ferjani, A., Luan, S., & Lin, W. H*. (2020). New Phytologist, 225(4), 1606-1617.
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