2006中国科学家发表《Plant Cell》文章汇总

　　

生物通综合：中国的植物生物学研究近年来发展迅速，研究的范围和层次逐步扩展和深入，已引起国际同行的高度关注。美国植物生物学家学会出版的生命科学领域著名学术刊物The Plant Cell （2006年18卷11期）发表了美国耶鲁大学分子与细胞发育生物学系教授、北大-耶鲁植物分子遗传学及农业生物技术联合中心主任、北京生命科学研究所所长邓兴旺博士等人的评述性文章“Plant Biology Research Comes of Age in China”。文章在追溯我国近代植物生物学研究历史的基础上，通过统计1991～2005年间我国植物生物学研究在The Plant Cell、The Plant Journal、Nature、Science、Cell 等14种与植物生物学有关的世界著名学术刊物上发表论文的快速增长情况，阐述了我国在植物生物学方面取得的突出进展，分析了植物生物学快速发展的原因，并指出了植物生物学进一步发展面临的挑战。

国家自然科学基金生命科学部对这一文章进行了编译，文章指出，我国植物生物学领域的科学家在与植物生物学有关的14种世界著名学术刊物上发表论文由1991年的2篇增加到2005年的61篇，这从一个侧面反映了我国植物生物学的研究进展。文章以中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所、北京大学、中国农业大学等单位为例，展示了他们在植物生物学研究方面的研究成果，指出在改革开放过程中研究机构的转型为中国的植物生物学研究提供了机遇，吸引海外优秀人才回国开展研究工作为研究所的发展和植物生物学的发展提供了保证，这些研究机构的长期积累为植物生物学的发展奠定了基础，足够的经费支持和宽松的研究环境为植物生物学的发展提供了支撑。文章指出，为探索新的研究模式和资助系统，加强生命科学领域的基础研究，中国近期成立了国家级的北京生命科学研究所。文章详细阐述了我国科学家在水稻生物学研究发面取得的举世瞩目的科学成就，分析了我国科学家以拟南芥为模式植物开展激素信号、发育的光周期调节、逆境反应等方面取得的进展；简述了我国科学家在其他植物研究系统研究过程中的新发现。

文章指出，我国植物生物学研究快速发展的主要原因是国家对生命科学研究投入增加，引进海外优秀人才，改进研究设施条件和加强国际交流。与国际同行的不断强化的联系和国内研究机构运作模式的更新正在改变着国内的研究环境。在研究经费投入方面，国家自然科学基金委员会、科技部是植物生物学研究的主要经费来源，在推动植物生物学研究发展方面，发挥了重要作用。提高基础研究和应用研究能力是国家长期发展战略的重要部分，生命科学研究作为增加未来投资的关键领域，近20年来，国家对生命科学研究的资助经费显著增加，国家自然科学基金委员会的经费预算中对生命科学的资助由1996年的1960万美元，增加到2005年的12580万美元；在过去的10年中，对生命科学的资助每年平均增加约20%。科技部的研究和发展经费在过去的10年中以每年大于20%的速度增长。中国的研究和发展经费(R&D)占国民生产总值（GDP）的比例由1996年的0.6%增加到2005年的1.3%；另外地方政府和其他的一些机构也对与农业和其他应用领域相关的植物生物学研究给予支持。

作者同时指出，我国的植物生物学发展亦面临着一些挑战。与发达国家相比，我国在植物生物学研究投入、产出方面，还落后于许多发达的工业化国家，如2006年前11个月，中国在The Plant Cell发表论文13篇，而美国发表60篇，德国发表36篇；在植物生物学研究产出和开展研究的环境方面，还有很大的发展余地。参与植物生物学研究的女性科学家比例较低。在生命科学研究资助经费总量和研究与发展经费（R&D）占国民生产总值（GDP）比例方面，与发达国家相比，中国仍然很低。我国现行的申请项目、研究所及科学家绩效评价系统还有待完善，现行的评价系统主要基于短期的产出，而不是基于长期的发现。对研究所和个人绩效评价而言，应逐步建立一个更加宽容、更加全面、鼓励科学冒险精神的的评价系统。发达国家广泛使用的独立的同行评议模式应该在中国各个层面上的科学评价系统中采用。

文章指出，尽管面临着一些挑战，中国在推动实现科学事业现代化长远目标方面正阔步前进。改革、开放使中国科学家在科学研究国际化的大趋势中获益，科学院一些研究所已开始招聘外国籍的优秀人才在中国开展科学研究工作。由于中国的国情和农业的特殊重要性，中国生命科学和农业研究的经费将逐年继续增加，对农业应用科学技术和农业生物技术的投入亦将增加。增加资助经费仅是消除中国与发达工业化国家科学技术差距的一个重要方面，只有逐步解决上述科学发展面临的挑战，才能形成真正世界水平的研究环境。

以下为2006年部分The Plant Cell杂志发表的中国科学家文章：

THE PLANT CELL刊登中国农大教授文章

中国农业大学巩志忠教授撰写的文章发表于2006年1月的美国著名杂志《The  Plant  Cell》上。  

《The  Plant  Cell》(ISSN  1040-4651)是由美国植物生理学会（ASPB）出版发行的著名学术期刊，创刊于1989年。在创刊后的三年内，该杂志即成为植物学领域基础方面最有影响的顶级学术刊物。刊发文章主要是有关植物有机体,  包括高等植物和低等植物、植物型原生生物、植物病毒和真菌等的基本细胞过程,  侧重基因表达调节、植物发育的分子和遗传基础、植物与微生物相互作用、植物细胞机体形成与机能的分子问题研究方面的文章。  

巩志忠教授这篇文章题为“ROR1/RPA2A,  a  Putative  Replication  Protein  A2,  Functions  in  Epigenetic  Gene  Silencing  and  in  Regulation  of  Meristem  Development  in  Arabidopsis  W”。全文共18页，文章摘要如下：  

拟南芥中编码DNA糖基化酶的ROS1基因突变后使转基因ProRD29A:  LUC的启动子区发生超甲基化，表现出转录水平的基因沉默现象，而与其相邻的转基因  Pro35S:  NPTII启动子区的甲基化没有变化却同样发生了转录水平的基因沉默。我们利用沉默的Pro35S:  NPTII转基因作为筛选标记，从ros1突变体背景的诱变后代中筛选出了ros1突变的抑制因子ror1（suppressor  of  ros1）的两个等位突变体ror1-1ros1和ror1-2ros1。ROR1基因的突变能够使ros1突变背景中沉默状态的Pro35S:  NPTII基因恢复表达，但是对ProRD29A:  LUC基因的沉默状态却没有影响。ror1ros1突变体中内源TSI基因的表达量比ros1突变体和C24野生型（ros1突变体的背景）都高。除了RD29A启动子区外，rDNA区和着丝粒区的DNA甲基化都不受ror1突变的影响。然而，染色质免疫共沉淀结果显示，相对于ros1突变体，ror1ros1突变体中35S启动子区的组蛋白H3-K9的二甲基化程度降低了，而组蛋白H3的乙酰化程度则升高了。这说明ror1突变引起的Pro35S:  NPTII区域基因沉默的释放与DNA甲基化变化无关而与组蛋白的修饰状态的变化相关。ror1ros1突变体表现出明显的发育上的异常表型，如植株矮小、早花等，一些突变体在发育晚期还出现末端花结构异常的表型。图位克隆基因定位的结果显示ROR1基因编码一个拟南芥中DNA复制蛋白A2（RPA2A，At2g24490）。　  

ROR1/RPA2A基因在根尖及茎尖的分生组织表达量都很高。ROR1/RPA2A基因突变会影响分生组织中细胞的分裂，而对细胞最终的大小没有影响。细胞亚定位分析说明ROR1蛋白定位于细胞核内，酵母双杂交体外实验证明ROR1蛋白与ROS1蛋白互作。我们的研究揭示了拟南芥的DNA复制蛋白A2在表观基因沉默以及发育调节过程中的重要作用。

宁大教师在《Plant Cell》上发表论文

生物通综合报道：《Plant  Cell》（中文名称《植物细胞》）是国际植物生物学领域最权威的刊物，在国际学术界有重要影响。现任教于宁波大学生命科学与生物工程学院的朱世华博士，在今年2月的《Plant  Cell》上以并列第一作者的身份发表了一篇重要论文。据了解，在如此高水平的国际权威学术刊物上发表论文，在宁波大学历史上还是首次。

OsGLR3.1是一种基因的名称，过去，学术界认为这种基因只存在于脊椎动物中，并在神经系统中起重要作用，但后来发现它也存在于植物之中，朱世华博士的这篇论文主要论述了OsGLR3.1基因对植物所起的作用。

邓兴旺实验室在8月的《Plant Cell》上发表论文

北京生命科学研究所邓兴旺实验室在2006年8月《Plant  Cell》杂志上发表论文“Arabidopsis  CULLIN4  Forms  an  E3  Ubiquitin  Ligase  with  RBX1  and  the  CDD  Complex  in  Mediating  Light  Control  of  Development”。

光对于植物的发育来说是一种重要的信号。这篇文章揭示了一个以CULLIN4（CUL4）为核心的E3泛素连接酶在植物光形态建成过程中的抑制作用，从生化层次上把三个重要的光形态建成中起抑制作用的蛋白复合体(CSN,  CDD,  COP1)联系了起来。

COP9复合体（CSN），CDD复合体和COP1复合体在植物的光形态建成中起抑制作用，但是，这三个复合体在这个过程中是如何共同作用的还不清楚。这篇文章的研究发现，在体外或者体内，拟南芥CUL4都能与CDD复合体以及酶活性蛋白RBX1一起组成有活性的E3泛素连接酶。CUL4  功能的部分缺失将导致组成型光形态建成表型的产生和光调控基因表达的升高。此外，CUL4与COP10和DET1都有很强的遗传学相互作用。由此可知，以CUL4为核心的E3连接酶对于光形态建成的抑制作用是必须的。同时，以CUL4为核心的E3连接酶与COP1  E3连接酶有相互作用，而且对COP1调控下的光形态建成转录因子的降解过程中起促进作用，CSN复合物则通过对CUL4的修饰来调控以CUL4为核心的E3连接酶的活性。

这篇文章中除了体外重组的实验以及一些材料支持，所有的工作都是在我所完成的。来自北京大学的博士研究生陈浩东从2004年夏天开始并负责这项课题的进展。申云平博士在我所工作的几个月中对抗体纯化、免疫共沉淀等实验提供了重要帮助。合作者华盛顿大学郑宁实验室的谭晓波博士完成了体外重组的实验。我所学生禹露，王佳，郭兰，张宇和张会勇博士以及耶鲁大学的冯夙化，Elizabeth  Strickland参与了该项研究工作。邓兴旺教授为这篇文章的通讯作者。

《Plant Cell》发表两篇中国科学家文章

生物通报道：在11月刚出版的著名权威杂志《植物细胞》（Plant Cell，影响因子10以上）上，来自河南大学植物胁迫生物重点实验室（Henan Key Laboratory of Plant Stress Biology）和中国农业大学植物生理学和生物化学国家重点实验室，以及中科院上海生命科学研究院SIBS植物分子遗传学国家实验室和上海交通大学的研究人员分别发表了有关拟南芥的研究成果。

这两项研究成果的学术领头人分别是来自河南大学的宋纯鹏教授，中科院上海生化所的黄海研究员（简介如下）。

第一篇文章利用多学科现代生物学技术对植物响应干旱胁迫分子机理方面进行了深入探讨。本研究首次建立了干旱胁迫下细胞如何感受活性氧，并将信号传递到下游中间信号分子，引起相应基因表达的改变。研究发现，ATGPX3基因具有感受和传递氧化还原信号的功能，这不仅有助于弄清植物对外界因子的反应机理，阐明其基本的生物学特征，而且为更加合理地、有效地利用基因工程方法培育抗旱作物新品种奠定了基础。这一标志性研究成果丰富了人们对植物响应干旱胁迫分子机制的认识。目前，该成果已被国际著名植物学家Julian Schroeder在《Faculty of 1000 Biology》撰写了评述。《Faculty of 1000 Biology》主要刊载由1000 多位顶尖科学家的建议，提供目前世界上最重要的生物学论文重要信息及研究成果。

第二篇文章则围绕拟南芥26S蛋白酶体（Proteasome，是一种存在于细胞质和细胞核内的蛋白水解酶复合物，负责降解细胞内大部分蛋白质）的蛋白水解功能进行了研究，通过这些研究揭示了在叶子正常形成的过程中翻译后修饰是十分重要的一种调控手段。这对于理解植物生长发育具有重要的意义。
上海交大生科院重点实验室发表《Plant Cell》文章

生物通报道：来自上海交通大学-上海生命科学学院-美国宾州大学生命科学联合学院微生物生理教育部重点实验室（Key Laboratory of Microbial Metabolism），上海大学生科院等处的研究人员发现水稻Tapetum Degeneration Retardation（tdr）基因对于绒毡层（Tapetum）的重要作用。这一研究成果公布在著名的植物期刊《Plant Cell》杂志上。

领导这一研究的是上海交通大学博士生导师张大兵教授。

开花植物的花药绒毡层在花粉发育过程中发挥重要作用。作为一种细胞程序化死亡过程（Programmed Cell Death, PCD），在花粉发育后期，绒毡层的降解可以为花粉外壁的形成以及花粉释放提供关键的营养物质。

目前，人们对于绒毡层降解的分子机制尚不清楚。在这篇文章中，通过γ射线诱变，研究人员分离到一雄性不育突变体，tapetum degeneration retardation (tdr)，其主要的突变表型为绒毡层和中层降解阻滞以及小孢子释放后降解，导致完全雄性不育。TDR基因编码一个定位于核内的bHLH（basic Helix loop helix）转录因子，可在绒毡层中特异性表达。进一步通过基因芯片分析，研究人员鉴定出至少1400个基因的表达水平因TDR基因突变而被改变。利用染色质免疫共沉淀方法，证明了TDR可能直接调控PCD 相关的Osc6 和 OsCP1基因的表达。这些结果表明TDR基因在水稻花药绒毡层降解和发育调控过程中发挥重要的作用。

北大耶鲁及北京生科院联合发表《植物细胞》文章

生物通报道：来自北京大学生科院北大-耶鲁联合植物分子遗传和技术中心（Peking–Yale Joint Center of Plant Molecular Genetics and Agrobiotechnology），中关村生命科学园北京生命科学研究所（National Institute of Biological Sciences，NIBS）等处的研究人员通过模式植物拟南芥的研究揭示了光形态发生（photomorphogenesis）抑制作用过程中COP9信号复合物（COP9 signalosome，CSN）和CDD，COP1复合物的相互调节作用。这一研究成果公布在著名的植物学杂志：Plant Cell杂志上。

主持这一研究的是邓兴旺实验室等。

光形态形成（photomorphogenesis）是指形态的发生和分化的过程，受环境的光照条件所控制的现象。这种现象从菌类到高等植物，在植物的生活周期中非常普遍。种子、孢子的休眠解除，细胞分裂的时期或方向，生长速度，细胞或器官的分化等过程，每一个过程都明显地受光的影响。光形态形成，有的是起自极微光量所引发的反应，有的是基于连续照射产生的高能量反应。这里对任何一种，光敏色素则是最普遍的一种光受体。此外，也可能与若干化学结构尚不明了的光受体有关。另外，一种光形态形成反可受二个以上不同光受体的调节，这种情况也是比较多的。

COP1是拟南芥光形态建成的关键的抑制因子，在暗中在细胞核内作为E3通过26S蛋白体降解促进光形态建成的转录因子，而在光下COP1活性被抑制且在核内的丰度降低；另外一个基因COP10编码一个类似E2的蛋白，并以多亚基蛋白复合体存在。其余的多数基因编码一个高度保守的多亚基蛋白COP9复合体（COP9 signalosome）的不同亚基，COP9复合体是一个新的E3连接酶的调节因子，可以促进NEDD8/RUB1从特定的E3连接酶上解离下来。COP9复合体是细胞对外界刺激或胁迫产生反应的新的调节成分。

虽然已经得知在光形态形成过程中这些因子的作用，但是有关这些因子如何完成光形态形成，以及其相互的协同作用至今仍然不清楚，Deng等人实验证实了CULLIN4 (CUL4)与CDD复合物，以及形成一个体内体外活性E3ubiquitin ligase的一个常见催化亚基的相互关系，这为研究协同COP1完成的光形态形成抑制过程中，CSN与CDD复合物相互的生物学活性联系提供了重要资料。
（生物通：万纹）