中科院，中国农大合作发表PLoS Genet文章

　　

生物通报道：中国科学院遗传与发育生物学研究所，微生物研究所，以及中国农业大学的研究人员揭示了细胞骨架蛋白TCS1调控细胞大小和形状的新机制。TCS1与微管马达蛋白KCBP复合体互作，能调控植物细胞大小和形状的新机制，这对于解析细胞形态建成的分子遗传机理具有重要的意义。

这一研究成果10月21日在线发表于PLoS Genetics杂志上，由遗传与发育生物学研究所李云海研究组与微生物研究所研究员孔照胜，中国农业大学教授袁明、毛同林实验室合作完成，李云海研究组博士生陈亮亮和彭元成为该论文的共同第一作者。

植物细胞的大小和形状对于细胞的生物学功能乃至器官的整体形状及大小具有非常重要的意义。表皮毛作为大部分植物地上部分表皮组织特有的结构，由于其起源和发育简单且易于观察，已成为从单细胞水平研究植物细胞发育的模式。细胞学的研究表明细胞骨架的动力学等参与调控表皮毛的细胞大小和形状，然而其调控的分子遗传机制有待进一步解析。

在这篇文章中，研究人员揭示了细胞骨架蛋白TCS1调控细胞大小和形状的新机制。以单细胞表皮毛为模式，通过遗传筛选鉴定了表皮毛细胞叉数降低、大小和形状改变的tcs1突变体。TCS1编码了一个新的微管结合蛋白。微管聚合实验表明 TCS1可以促进微管的聚合，参与调节微管的稳定性，从而决定细胞大小和形状。TCS1与微管马达蛋白KCBP直接互作，并作用在同一遗传途径调控细胞的大小和形状。

这一研究以单细胞表皮毛为模式，发现了一个新的微管结合蛋白TCS1，TCS1与微管马达蛋白KCBP复合体互作，从而调控植物细胞大小和形状的新机制。该研究成果对于解析细胞形态建成的分子遗传机理具有重要的意义。

作者简介：

李云海 男，研究员，博士生导师。

     1996年河南大学学士，1999年中国农业科学院硕士，2003年中国科学院遗传与发育生物学研究所博士。2003-2008年英国John Innes Centre博士后。2008年9月任中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员，博士生导师， 中科院“****”入选者，2014年“****”终期评估优秀，2015年“国家杰出青年基金”获得者。

研究方向:植物种子和器官大小调控的分子机理

        植物是如何感知并决定其种子和器官大小是一个重要的发育生物学问题。同时，植物种子和器官大小也是重要的产量性状，因此对其调控机理的研究将为高产育种提供基因资源和理论基础。我们实验室以水稻和拟南芥为研究材料，通过遗传学、细胞生物学、生物化学和生物信息学等手段研究植物种子与器官大小调控的分子机理,提高作物产量和生物量。

        1、双子叶植物（拟南芥）种子和器官大小调控的分子机理研究

        我们实验室在模式植物拟南芥中克隆了一系列种子和器官大小调控的关键因子；发现了多个种子和器官大小调控的遗传途径；初步建立了以DA1为中心的种子和器官大小调控的分子遗传网络。目前正在解析种子和器官大小关键调控因子作用的分子遗传机制，建立完善的种子和器官大小调控网络。并应用模式植物的研究结果到作物中，提供作物产量和生物量。

        2、单子叶植物（水稻）种子和器官大小调控的分子机理研究

        水稻产量主要由粒重、穗粒数和分蘖数等重要农艺性状决定。水稻种子和器官大小是影响水稻产量的关键因素。通过QTL遗传分析从野生稻和地方水稻品种中发掘种子和器官大小调控的关键因子；利用已分离的一系列水稻种子和器官大小的突变体，克隆种子和器官大小调控的关键基因；在水稻中建立种子和器官大小调控的遗传和分子网络，阐明其作用的分子机理，为高产育种提供基因资源和理论基础。

博士后和客座研究生招聘信息：

实验室目前计划招生2-3名博士后和2-3名客座研究生，欢迎对植物种子和器官大小调控研究感兴趣的有志青年申请([e-mail])。

原文摘要：

TCS1, a Microtubule-Binding Protein, Interacts with KCBP/ZWICHEL to Regulate Trichome Cell Shape in Arabidopsis thaliana

How cell shape is controlled is a fundamental question in developmental biology, but the genetic and molecular mechanisms that determine cell shape are largely unknown. Arabidopsis trichomes have been used as a good model system to investigate cell shape at the single-cell level. Here we describe the trichome cell shape 1 (tcs1) mutants with the reduced trichome branch number in Arabidopsis. TCS1 encodes a coiled-coil domain-containing protein. Pharmacological analyses and observations of microtubule dynamics show that TCS1 influences the stability of microtubules. Biochemical analyses and live-cell imaging indicate that TCS1 binds to microtubules and promotes the assembly of microtubules. Further results reveal that TCS1 physically associates with KCBP/ZWICHEL, a microtubule motor involved in the regulation of trichome branch number. Genetic analyses indicate that kcbp/zwi is epistatic to tcs1 with respect to trichome branch number. Thus, our findings define a novel genetic and molecular mechanism by which TCS1 interacts with KCBP to regulate trichome cell shape by influencing the stability of microtubules.