博士生导师
研究员
2007年获得“国家杰出青年基金”
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植物细胞壁及生物质合成研究

植物分子遗传国家重点实验室

本研究组以杨树、拟南芥和水稻作为模式植物，主要采用生物化学、蛋白质组、基因组和功能基因组学的手段，研究木本与草本，单子叶与双子叶植物的细胞壁生物合成机制、次生维管系统分化机制以及木质纤维生物质资源的高效利用技术。

植物细胞壁合成机制的研究
植物次生壁分为S1、S2和S3层。不同层的纤维素在结晶度和聚合度上有明显的差别。为了研究纤维素的合成机制，我们对杨树木质部的纤维素合酶复合体（CSC）进行了研究。通过制备特异性抗体在杨树木质部分离到了两种类型的CSC。利用LC-MSMS的技术鉴定发现：这两类CSC的纤维素合酶（CESA）在组成分别与拟南芥合成初生壁与次生壁的CESA蛋白同源。在免疫组化以及激光纤维切割结合定量PCR的研究发现木质部次生厚壁细胞中存在这两类CSC。表明这两种类型的CSC可能分别参与了次生壁中不同类型纤维素的合成。为进一步研究植物纤维素结构性状的差异奠定了基础。
虽然木本植物杨树的木质素单体合成途径已经比较清楚，但是单子叶植物的木质素单体合成途径存在明显不同。直接的表现就是木质素组成的差异性。为了研究水稻木质素单体的合成机制，我们从水稻4CL基因入手对木质素单体合成机制进行了研究。结果发现水稻中有5个4CL基因参与了水稻木质素合成的调控。它们在底物特异性、组织表达上都存在明显的差异。反义抑制这些基因的表达，发现水稻的木质素含量发生了不同程度的下降，茎秆的机械强度也发生了明显的改变，种子的育性也发生了变化。这些结果对理解单子叶植物细胞壁的合成过程，提高水稻茎秆的机械强度，培育抗倒伏的优良水稻品种提供了新的思路。
植物次生维管系统分化机制的研究
质膜蛋白是信号转导、细胞壁物质合成与转运的重要参与者。为了发现参与杨树次生维管组织分化过程的质膜蛋白，我们首先纯化了杨树分化中的次生木质部与韧皮部组织的质膜，并从中提取了质膜蛋白。采用双向凝胶电泳(2DE)和一向SDS-PAGE的方法对质膜蛋白进行了分离，并进行质谱分析。结果鉴定到了一系列受体蛋白激酶，转运蛋白，细胞壁合成相关蛋白以及其他的一些蛋白。对鉴定到的受体激酶进行分析，结果表明它们中一部分特异地参与次生维管组织的分化，并且和不同类型维管细胞的分化相关。结果暗示这些受体激酶可能调控着不同次生维管细胞的分化过程。
木质纤维生物质资源高效利用技术的开发
我们建立了木本植物杨树和桉树的纤维生物质组分含量与降解效率的近红外测定技术。为生物质资源的研究和产业化发展提供了新的方法。

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