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朱玉賢
時間:2020-12-09 05:35:07點擊量:

朱玉賢

職務職稱:教授、博士生導師

學科專業:植物生理學

研究方向:棉纖維細胞伸長機制、植物調控機制

實驗室位置:武漢大學生命科學學院5102實驗室


聯系方式:

電話:027-68752987

E-mail:zhuyx@whu.edu.cn


學習經歷

1978年09月至1982年07月,浙江農業大學農學系 種子專業,學士

1986年01月至1990年01月,美國康奈爾大學植物科學系 植物生理學,博士


主要工作經歷與任職情況:

1989年12月至1991年06月,美國華盛頓大學生物系,博士后

1991年06月至1992年06月,北京大學生物系,博士后

1992年07月至1994年02月,北京大學生命科學學院,副教授

1992年12月至2002年08月,蛋白質工程及植物基因工程國家重點實驗室,副主任

1994年07月至今,北京大學生命科學學院,教授、博士生導師

1996年09月至1997年7月,美國加州伯克利大學植物基因表達中心,高級訪問學者


2004年01月至今,國家自然科學基金委員會"創新研究群體"召集人

2002年09月至今,北京大學蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室主任

2014年04月至今,武漢大學生命科學學院教授;武漢大學高等研究院院長


主要社會兼職:

2008年07月至今,中國植物學會,副理事長

2002年05月至今,農業部"國家轉基因生物安全委員會",委員

2013年01月至今,轉基因生物新品種培育重大專項總體組技術副總師

2013年03月至今,教育部大學生物學課程教學指導委員會主任


主要研究領域及興趣:

主要通過研究陸地棉花纖維發育早期的功能基因組、轉錄組學及雷蒙德氏棉、亞洲棉功能基因組,探索纖維突起、伸長的分子機制及調控規律。通過大規模轉錄組學分析法,獲得大量纖維突起或伸長階段特異性表達基因(重點是棉花轉錄因子基因家族成員以及激素受體基因),探索棉花基因功能鑒定的新方法。用RT-PCR等基因表達分析方法研究已克隆的基因在棉花發育過程中的器官、組織及發育時期等時空表達特性,推測這些基因在棉纖維發育過程中的作用。分離鑒定植物激素信號途徑對棉纖維發育起重要調控作用編碼關鍵轉錄因子的基因,闡明植物激素對纖維發育的關鍵作用。

以雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)的基因組為參考序列,我們將目前NCBI數據庫中存在的297239條陸地棉(Gossypium hirsutum)表達序列標簽(EST)進行了重新組裝和分析,得到了49125條單基因簇(UniGenes)。這些單基因簇的平均長度達到了1019堿基對,顯著超過之前組裝的804和791堿基對。其中,長度超過3千堿基對的單基因簇的數目從30條左右增加到1223條。我們的結果說明,雷蒙德氏棉基因組的參考序列對四倍體棉花轉錄組的組裝起到非常大的推動作用。轉錄組分析分析顯示,四倍體棉花里來自A和D亞基因組的基因在轉錄模式上有顯著差異。在四倍體轉錄組中,29547個單基因簇可能來自于D亞基因組的貢獻,而另外19578個單基因簇可能是A亞基因組轉錄出來的。最后,大規模數據分析得到的一些棉纖維發育關鍵基因在轉錄水平的差異可被RT-PCR實驗證實。

我們通過高通量測序方法獲得了8.5G堿基對高質量、無污染的轉錄組測序數據,將約85%的測序數據貼回參考基因組序列上,共鑒定了超過15萬個剪切結點,在10197個基因中發現了16437個可變剪切事件。結果顯示,平均每四個棉花基因,就有一個存在可變剪切現象,說明可變剪切在棉花基因組中是一種廣泛存在的現象。在這些可變剪切事件當中,“內含子保留”類型占最多的比例(40%),而“跳過外顯子”類型是最少的。我們選取11個不同的真合生物進行橫向比較,證實“內含子保留”類型在高等植物中所占的比例是最高的,但是在脊椎動物當中“跳過外顯子”的比例最高,“內含子保留”反而最少。為了解釋這巨大差異的來源,我們進一步對棉花發生“內含子保留”的基因進行分析,結果發現盡管轉座因子的插入在棉花所有內含子中所占比例只有2.9%,但是在保留的內含子中比例竟高達43%,這暗示了轉座因子的插入可能與內含子的選擇性保留有關。大量的數據分析顯示,插入到保留內含子中的轉座因子并不是隨機分布的,而是富集在3’剪切位點上游0-40個堿基的區段上,從而影響了該段序列的RNA二級結構的柔性并導致分支位點偏離最佳位置,在內含子剪切的過程中不能發揮正常的作用,最終導致內含子的保留。我們的結果暗示,轉座因子插入所介導的分支位點的分布改變對于內含子保留類型的可變剪切有重要作用,該發現有助于解釋植物和動物之間存在的內含子保留差異。

實驗室前期從Salk種子庫中得到一個與乳腺癌同源基因的突變體row1-3,該突變體根部表型劇烈。其根部極其短小不能正常發育,成熟區細胞不能正常分化與伸長,QC及向地性完全丟失,同時其根尖不含淀粉粒,結構模糊不具有典型的根端分生組織結構,表明其也不能進行正常的分化。通過對其表型分析結合PCR與GFP定位技術,我們找到了ROW1基因缺失后可能造成以上劇烈表型的原因,即WOX5過量表達造成的。通過遺傳學實驗方法,對該突變體中的WOX5完全敲除或者部分敲除可以回復或者部分回復該突變的表型,在row-3/wox5-1雙突變體中,其跟的伸長和向地性恢復,同時其根端分生組織可以正常風化產生含淀粉粒的小柱細胞。進而證明了ROW1是WOX5的負調控因子,通過抑制WOX5的表達來限定該基因只在QC細胞中表達。


主持和參加項目:

1.國家自然科學基金委“植物激素”重大研究計劃集成項目:乙烯、GA和超長鏈脂肪酸調控棉纖維發育的分子機制研究。項目編號:91117004。總經費160萬,2012-2013。

2.國家科技部973項目:棉花纖維品質功能基因組研究及優質高產新品種的分子改良。課題主持人,“棉纖維細胞轉錄組學研究”。課題編號:2010CB126002。課題經費380萬元,2010-2014年。



代表性論文(*通訊作者):

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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