2013年11月组建“细胞适应性机制”(Basis of Cell Adapation)研究团队, 简称BCA。BCA小组围绕细胞环境适应性机制,以拟南芥、水稻、油菜、烟草、线虫、微生物为模型,聚焦三个方面(简称3R)开展研究。
一、类受体激酶 (Receptor-like kinase, RLK)
RLK是植物中最大的一类受体蛋白,可感受环境信号动态变化,调控植物生长与存活的方方面面。继1990年克隆第一个RLK成员开始,近三十年里围绕RLK的工作机制已经取得诸多重要进展。BCA聚焦RLK成员FERONIA的信号网络,揭示了几个RLK的新工作范式(1)RLK调控RNA代谢。阐明FERONIA调控mRNA翻译(Zhu et al., Molecular Plant, 2020)、可变剪切(Wang et al., Science Advances, 2020)的机制和功能;(2)RLK通过一步法直接调控核内基因表达(Li et al., PLOS Biology, 2018)。
基于此,拟进一步利用FERONIA等RLK为模型,系统探索RLK在环境适应性中的功能、激活和去孤儿化等基础问题。力图建立新的RLK工作范式。
二、环境响应的RNA代谢 (RNA metabolism in the enviroment)
植物环境适应性既往研究着重关注细胞如何感受并调控DNA转录和蛋白翻译后修饰层面的相关机制。BCA小组建立了几个外界信号如何调控mRNA翻译,可变剪切等通路/模型,在植物中首次提出了mRNA原位/极性翻译概念(reviewed in Zhu et al., New Phytologist, 2020)。
拟继续探究内、外界信号如何动态调控RNA的时空特异性分布、翻译、可变剪切、稳定性等基础问题。
三、根部可塑性(Root plasticity)
植物根部位于土壤中,难于分析与获取,研究难度大。根部响应大量微生物和土壤理化性质变化。BCA小组发现(1)植物根部如何区分有益与有害菌(Zhang et al., Molecular Plant, 2020; Tang et al., EMBO J, 2022);(2)植物根部响应元素、水分、土壤硬度、温度等信号,调整其生长发育与逆境响应,展现根部强大的可塑性(Yu et al., PNAS, 2012; Chen et al., PNAS, 2016; Song et al., Molecular Plant, 2022)。
拟进一步围绕根部关键农艺性状开展理论和应用探索研究。