美国密歇根州立大学丁士友教授、中科院遗传发育所周奕华研究员做客作物科学高端讲坛

作者：杨巧梅，图片：吴悦

4月12日上午，美国密歇根州立大学植物生物学系教授，美国联邦能源部大湖生物能源研究中心（DOE GLBRC）研究员丁士友博士，以及中国科学院遗传发育所研究员周奕华博士受我院彭良才教授邀请，做客第17、18期作物科学高端讲坛，在分子楼103报告厅，分别为大家带来《纤维素结构、生物合成与降解》和《水稻细胞壁合成机理及生物学功能研究》两场精彩的学术报告。

报告中，周奕华老师首先介绍了植物细胞壁在生长发育以及实际应用中的重要性。细胞壁是由纤维素、半纤维素、木质素、果胶质等组成的复杂网络结构，细胞膜和高尔基体是其合成的主要场所。随后，进一步介绍了细胞壁的研究手段与工具，包括植物化学、物理学、生物化学、细胞学、活细胞成像等方法。此外，详细的讲解了分子遗传学作为研究细胞壁的重要策略，并介绍了实验室的一些研究成果。次生壁在植物中扮演着重要的作用，并发现BC11、BC14等很多BCs家族基因参与次生壁的合成。另外，多糖的修饰也会影响细胞壁的结构与特性。其中，乙酰化的修饰对植物生长发育以及抗胁迫等十分重要。通过研究发现，BS1基因编码一个GDSL酯酶，能去掉木聚糖主链上2位和3位的乙酰基。近一步发现，经盐处理后，木聚糖侧链阿拉伯糖上的乙酰基能被特异的去除，主要是由BS1L1催化的去乙酰化反应。此外，周奕华博士对水稻次生壁的转录调控网络也进行了研究，并解析了NAC29/31 →MYB61→ CESAs→纤维素合成的一个信号调控途径。并且发现，IIP4能与NAC29/31互作，ILA1通过磷酸化IIP4，影响它们之间的互作，从而影响次生壁的形成。抑制IIP4的表达能增加水稻的抗病能力。

在丁士友老师的报告中，主要通过采用原子力显微镜成像技术，对活体植物分生细胞细胞壁的合成、生长过程，进行纳米水平、单分子层面的观测。观察发现，初生壁纤维素微纤丝相互交联，早期生长时，成束的纤维素微纤丝部分散开，平铺在细胞表面；生长成熟后，纤维素微纤丝的大小发生改变，排列十分整齐；伴随初生壁的加厚，纤维素微纤丝变得更加致密，排列更为整齐。另外，在次生壁的观察中发现，纤维素微纤丝表面明显覆盖有一层云团状物质，推测可能是木质素。此外，丁老师团队还通过实时成像方法，对细胞壁酶解过程进行动态观察，研究细胞壁多聚物的解构过程，分析比较各类单酶、复合酶对细胞壁的降解速度。同时结合拉曼光谱分析，木质素一部分存在于胞间层，而另一部分Zip-lignin则位于细胞壁内侧。

下午4:00，在分子楼114会议室，周奕华老师还参加了生物质能实验室的“科学与人生”座谈会，作为一位杰出女科学家，分享了自己的科研历程，鼓励同学们要像矿石一样，在好的高温炉（科研平台）中接受锤炼，努力锻造成金。同时，要学习阿甘精神，不忘初心，不受外界干扰，静心坚持，这就是科研成功的秘诀。周老师的热情分享，激起了同学们的深入思考，同学们纷纷就学术问题及科研生活进行了积极的提问，周老师也对困扰同学们的疑问，给予了耐心细致的解答和指导。

【专家简介】

丁士友博士，美国密歇根州立大学植物生物学系教授，美国联邦能源部大湖生物能源研究中心（DOE GLBRC）研究员。国际知名SCI刊物Biotechnology for Biofuels编委，美国能源部和农业部联合项目申请书、以色列科学技术部项目申请书、奥地利科学基金申请书等评委。主要研究细胞壁结构及其能源化利用，重点是原子力显微镜在植物细胞壁结构研究中的应用。主要研究成果发表在Nature、Science、BioEnergy Research等学术刊物，获美国发明专利11项。

周奕华博士，中国科学院遗传发育所研究院员。1989年毕业于北京师范大学生物系，1992年获该校细胞遗传专业硕士学位。1994年-1996年在美国Clemson大学访问学习。1998年获中科院遗传所植物分子遗传学博士学位。2001年至2002年，在美国Michigan理工大学进行博士后研究，主要从事木本植物细胞壁合成基因的挖掘与功能研究。2002回遗传发育所工作，2006年被聘为研究员，并担任课题组长。周奕华研究员致力于水稻细胞壁形成的分子机制及其生物学功能研究。主要研究成果发表在Nature Plants、Plant Cell、PNAS、Molecular Plant等学术期刊上。