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【科学前沿讲座】焦雨铃研究员从叶片视角讲述干细胞如何影响器官发育

  • 日期:2016-07-13
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712日下午,中国科学院遗传发育研究所焦雨铃研究员在雁栖湖校区为同学们带来一场精彩的科学前沿讲座。焦雨铃研究员主要研究植物发育的分子机理及其在作物选种中的作用,此场讲座以介绍植物器官发生的原理为主题,从叶片的视角,讲述细胞间相互作用如何导致器官的发生、器官的形态建成,干细胞如何影响器官发育。

焦雨铃研究员讲座焦雨铃研究员讲座

焦雨铃研究员首先介绍了器官的发育初始,即单细胞的状态,他用生动的图片来阐释动物和植物的所有器官均是由单细胞发育分化而来,但是两者却不尽相同,动物在胚胎时期已形成所有器官,后期只是器官长大和成熟,而植物的一生都在形成器官,其胚胎时期只有子叶和胚。

动植物器官发育差异动植物器官发育差异

讲述重点在于植物的茎尖分生组织,是日后形成植物叶、茎、花、果实和种子的雏形。焦雨铃研究员用图形展示茎尖分生组织的结构,SAM就是茎尖生长点,是发育的核心。展示茎尖生长点展示茎尖生长点

低等植物和高等植物的叶片发育模式不同,低等植物叶是由顶端细胞不断发育而来,而高等植物叶是由分生区的central zone(中心区)部分发育而来的。在这部分,焦研究员介绍了一种先于分子遗传学的形态学研究方法,即sector analysis,用于推断细胞来源。

在讲述叶序的模型时,“黄金分割”模型引起了同学们的兴趣,叶片的出现是按照137.5°的旋角生长的,这个角度换算成比例正好是人们所熟知的黄金分割比例。关于叶子如何具有这种神奇的性质,中外科学家早有关注,焦研究员认为合理的假说是已有的叶片抑制了新的叶片的生长,使得新叶片需要在距离老叶片较远的部位长出来。

生长素的研究是植物发育研究的一个重要阶段,这里焦研究员主要介绍两个生长素的特性。第一,通过对生长素分布的规律模拟,可以知道生长素会往浓度高的地方运输,形成生长素高点,这样就抑制了临近部位生长新的叶片,所有在距离老叶较远的部位,会形成新的生长素高点,长出新叶子,这也证实了之前的叶序假说。第二,生长素在分子层面上,调控转运蛋白pin蛋白,该蛋白能结合GFP,调控叶子的发育,叶子复杂性的遗传控制同样由生长素起作用。

讲座末尾有同学提出了自己感兴趣的知识点,与焦雨铃研究员展开讨论,焦雨铃研究员耐心地回答了大家的问题