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我校教师参与完成的科研成果在《Science》在线发表
2019-12-25  点击:[]

日前,我校农学院崔敏龙教授、朴春兰老师与英国John Innes Centre的Enrico Coen教授研究团队在水生食肉植物丝叶狸藻(Utricularia gibba)捕虫囊的发育和进化方面取得一系列重要成果,在国际顶尖期刊《Science》上在线(online)发表题为《Evolution of carnivorous traps from planar leaves through simple shifts in gene expression》(食肉植物的叶片通过基因表达的简单迁移来实现从平面到捕食陷阱的进化)的研究论文。

该研究由英国John Innes Centre、中科院植物所、浙江农林大学等多家单位共同合作完成。其中,我校崔敏龙教授、朴春兰老师参与完成遗传转化和基因功能分析等研究工作。

植物的叶片具有多种形态,从常见的平面、针状结构到精致的杯状陷阱(即捕虫囊)等,但是对于叶片杯状陷阱的形成机制仍不清楚。该研究表明,在狸藻叶片的陷阱中,叶片上表面(近轴端)被限制在叶原基的一个很小的区域中,从而构成了陷阱的内表层,这对于陷阱的形成至关重要。在叶片发育早期改变叶片上表面发育相关特定基因的表达,会阻碍叶片杯状陷阱的形成,并产生辐射化的叶子。叶片上表面和下表面(远轴端)的基因表达网络形成了能够控制叶片定向生长的极性场。在此研究基础上,作者建立了一个叶片发育的计算模型,能够解释平面和非平面叶片的形成机制。结合正交近端极性场,该模型能产生不同的叶片结构,同时,也解释了杯状叶片在基因调控下的多种进化方向。

该模型显示,两个或两个以上极性场决定了叶片不同区域定向生长的速率,从而导致了叶片发育的多样性,也解释杯状陷阱是如何独立于具有平面叶的物种而进行多次进化的。该研究在叶片发育和进化方面取得新的突破,也为植物发育模型的研究提供了借鉴。

                                   (农业与食品科学学院 陈雯)

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