武大生科院《Plant Cell》发表重要研究成果

　　生物通报道：来自武汉大学生命科学学院植物发育生物学教育部重点实验室（Key Laboratory of Ministry of Education for Plant Developmental Biology）的研究人员在植物尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-Glucose Pyrophosphorylase，UGPase）功能研究方面获得了重要进展，发现UGPase在花粉胼胝质（callose）沉淀是必不可少，并且其共抑制会导致一种温敏核不育（Thermosensitive Genic Male Sterility），这一研究成果公布在《Plant Cell》杂志（影响因子11.088)上。

领导这一研究是来自武汉大学植物发育生物学教育部重点实验室副主任何光存教授，其早年毕业于华中农业大学，后赴日本爱嫒大学留学，主要的研究领域是包括野生稻基因的转育、鉴定与利用，野生稻抗稻飞虱基因的定位与克隆，水稻与稻飞虱互作分子机理及相关基因的功能鉴定三个方面。

原文摘要：
Plant Cell Preview Published on March 30, 2007; 10.1105/tpc.106.044123
Rice UDP-Glucose Pyrophosphorylase1 Is Essential for Pollen Callose Deposition and Its Cosuppression Results in a New Type of Thermosensitive Genic Male Sterility 
[Abstract]

尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-Glucose Pyrophosphorylase，UGPase）是一种重要的糖原转换酶，葡萄糖先在葡萄糖激酶作用下磷酸化成为6-磷酸葡萄糖，后者再转变成1-磷酸葡萄糖。1-磷酸葡萄糖与尿苷三磷酸（UTP）反应生成 尿苷二磷酸葡萄糖（uridine diphosphate glucose,UDPG）及焦磷酸。UDPG既是淀粉合成的前体物质，也受尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-Glc pyrophosphorylase，UGPase）的作用形成G-1-P，促进蔗糖的再合成。

在水稻（Oryza sativa）基因组中有两种同源UGPase基因：Ugp1 and Ugp2，在这篇文章中，研究人员发现了水稻Ugp1的一个重要功能特征。Ugp1是一种植物表达基因，在florets之类的植物中表达量最高，花粉囊发育过程在花粉中特异表达。研究人员利用蛋白质谱差异分析鉴定并克隆了Ugp1基因，应用超量表达和抑制表达技术阐明了Ugp1基因在水稻生长发育中的重要功能：Ugp1转录本的温度敏感型剪接是Ugp1共抑制不育植株育性恢复的分子基础。这对于植物育性转换的机理研究与应用具有重要意义。
（生物通：万纹）

附：
何光存 

博士，1956年出生。教授，博士生导师。

1979年华中农业大学农学专业毕业；
1982年获华中农业大学植物遗传育种硕士学位，
1984年国际水稻研究所学习“遗传资源评价与利用”；
1985年获日本文部省奖学金赴日本留学，
1989年日本爱嫒大学博士学位；
1994年获Marie Curie Fellowship在英国诺丁汉大学生命科学系作博士后；
1995年任武汉大学教授；
2000年任植物发育生物学教育部重点实验室副主任。

何光存教授主持的植物基因工程实验室是植物发育生物学教育部重点实验室和武汉大学遗传研究所的成员实验室，主要研究方向是野生稻基因组研究和重要基因的发掘与利用。目前主持或参与多项国家自然科学基金、863、国家转基因植物专项及湖北省、教育部的科研项目。

主要研究内容：

1.野生稻基因的转育、鉴定与利用

野生稻种具有丰富的遗传多样性，蕴藏着重要的基因，是开展水稻遗传改良和基因组学研究的重要资源材料。武汉大学遗传研究所从上世纪70年代起开展野生稻的研究，经过几十年的努力，在野生稻遗传基础和优异特性利用研究方面取得了多项成果，培育了一系列独特的材料，其中包括高抗褐飞虱，兼抗白背飞虱、白叶枯病、细菌性条斑病的材料，形成了良好的研究基础。目前，植物基因工程实验室主要研究，野生稻杂交与材料创新：采用远缘杂交、幼胚培养和原生质体融合等途径获得栽培稻与多个野生稻的种间杂种；应用分子生物学和细胞生物学手段，研究种间染色体的互作与重组；通过分子标记选择和表型鉴定，培育具有野生稻基因渗入的创新材料，鉴定有重要价值的野生稻基因。药用野生稻基因组文库：利用可转化的细菌人工染色体即双元细菌人工染色体（BIBAC）载体构建药用野生稻基因组文库，并建立了适合水稻的野生稻大片段DNA转化方法，为利用BIBAC系统进行野生稻基因组大片段DNA转化和基因功能鉴定研究奠定了基础。药用野生稻异源单体附加系：运用幼胚拯救技术，将粳稻品种H1493和中国药用野生稻进行种间杂交和连续回交，获得后代群体，应用RFLP和GISH分析，选育出一套12个异源单体附加系（MAALs），为比较基因组学研究和药用野生稻基因鉴定提供新的操作平台。

2.野生稻抗稻飞虱基因的定位与克隆

稻飞虱是为害水稻生产的主要虫害。从1998年－2003年，中国每年稻飞虱发生面积均在2.1 - 2.8亿亩，造成的水稻产量损失5×105吨以上，东南亚地区每年由褐飞虱引起的损失达到2.485×108美元。鉴定和克隆水稻抗飞虱基因，具有重要的实际意义和理论价值。近年来主要研究，野生稻转育材料对稻飞虱抗性的分析：从水稻植株和稻飞虱双方的表现和行为研究野生稻转育材料的抗虫机理。抗稻飞虱基因的分子标记定位：应用RFLP、SSR、AFLP等分子标记技术，鉴定和定位宽叶野生稻来源的抗褐飞虱基因Bph12，药用野生稻来源的抗褐飞虱基因Bph14 和Bph15,抗白背飞虱基因Wbph7 和Wbph8。以明恢63×B5重组自交系为材料鉴定抗褐飞虱QTL。抗褐飞虱基因的图位法克隆：应用AFLP，SSR和STS等高通量分子标记，精细定位抗褐飞虱基因Bph14 和Bph15；构建抗虫品种B5的可转化基因组文库和抗褐飞虱基因的物理图谱。目前正在通过转基因技术确认候选基因的抗虫性。

3.水稻与稻飞虱互作分子机理及相关基因的功能鉴定

稻飞虱是一类以口针刺吸水稻植株汁液的害虫，对植物的为害与咀嚼式口器害虫明显不同。以野生稻转育的抗虫株系为材料，开展水稻-稻飞虱互作分子机理的研究。褐飞虱取食引起水稻植株的应答：应用双向电泳技术分离褐飞虱取食诱导的水稻蛋白质，利用MADI-TOF分析氨基酸序列，分离对应的基因并进行功能验证；应用SSH、cDNA-AFLP、cDNA microbaray 等方法，研究稻飞虱取食诱导的水稻基因表达变化的规律，比较褐飞虱与白背飞虱、抗虫品种与感虫品种间的差异。水稻抗虫反应相关基因的鉴定和功能验证：筛选水稻识别稻飞虱取食的基因和防卫信号传递途径中的关键基因，应用超量表达和RNAi技术进行功能验证。同时，开展受虫害后水稻组织细胞学的研究和褐飞虱对抗虫水稻反应的研究。

近期发表的主要论文

Wang BN, Huang Z, Shu LH, Ren X, Ling XH, He GC (2001) Mapping of two new brown planthopper resistance genes from wild rice. Chinese Science Bulletin 46:1092-1095

Huang Z, He GC, Shu LH, Li XH, Zhang QF (2001) Identification and mapping of two brown planthopper resistance genes in rice. Theor Appl Genet 102:929-934

Chen RZ, Weng QM, Huang Z, Zhu LL, He GC (2002) Analysis of resistance- related proteins in rice against brown planthopper by two-dimensional electrophoresis. Act Botani Sinica 44:427-432

Chen XP, Yuan HY, Chen RZ, Zhu LL, Du B, Weng QM, He GC (2002) Isolation and characterization of triacontanol-regulated genes in rice (Oryza sativa L.): Possible role of triacontanol as a plant growth stimulator. Plant Cell Physical 43:869-876 

Yang HY, Ren X, Weng QM, Zhu LL, He GC (2002) Molecular mapping and genetic analysis of a rice brown planthopper (Niaparvata lugens Stal) resistance gene. Hereditas 136:39-43

Wang XL, Weng QM, You AQ, Zhu LL, He GC (2003) Cloning and characterization of rice RH3 gene induced by brown planthopper. Chinese Science Bulletin 48:1976-1981

Weng QM, Huang Z, Wang XL, Zhu LL, He GC (2003) In situ localization of proteinase inhibitor mRNA in rice plant challenged with brown planthopper. Chinese Science Bulletin 48:979-982

Chen XP, Yuan HY, Chen RZ, Zhu LL, He GC (2003) Biochemical and photochemical changes in rice seedlings response to triacontanol. Plant Growth Regulation 40:249-256.

Shi ZY, Ren X, Weng QM, Li XH, He GC (2003) Construction of genomic library of a BPH- resistant rice line with binary vector and physical map of Qbp1 locus. Plant Science 1165:879-885

He RF, Wang YY, Shi ZY, Ren X, Zhu LL, Weng QM, He GC (2003) Construction of genomic library of wild rice and Agrobacterium-mediated transformation of large insert DNA linked to BPH resistance locus. Gene 321:113-121

Zhang FT, Zhu LL, He GC (2004) Differential Gene expression in eesponse to brown planthopper feeding in rice. J Plant Physiol 161:53-62

Yuan HY, Chen XP, Zhu LL, He GC (2004) Isolation and characterization of a novel rice gene encoding a putative insect-inducible protein homologous to wheat Wir1. J Plant Physiol 161:79-85

Tan GX, Huang Z, Weng QM, Ren X, Zhu LL, He GC (2004) Two whitebacked planthopper resistance genes shared the same genomic intervals with brown planthopper resistance genes. Heredity 92: 212-217

Ren X, Weng QM, Zhu LL, He GC (2004) Dynamic mapping of quantitative trait loci for resistance to brown planthopper in rice. Cereal Res. Comm. 32:31-38

Wang XL, Ren X, Zhu LL, He GC (2004) OsBi1, a rice gene encodes a novel protein with a CBS-like domain and its expression is induced in responses to herbivore. Plant Science 166:1581-1588 

Ren X, Wang XL, Yuan HY, Weng QM, Zhu LL, He GC (2004) Mapping QTLs and ESTs related to brown planthopper resistance in rice. Plant Breeding 123 :342-348.