07新进院士解析关键过程转录组

　　

生物通报道：来自中国农业大学，国家植物基因研究中心，植物生理与生物化学国家重点实验室的研究人员利用Affymetrix拟南芥ATH1基因组芯片，全面分析了花粉萌发和花粉管生长过程中的转录组变化情况，发现了这个过程中一些重要变化。这一研究成果公布在《Plant Physiol.》杂志上。

领导这一研究的是中国农业大学****武维华教授，其1994年回国任中国农业大学生物学院副教授，1999年3教育部聘为国家首批“****奖励计划”特聘教授，2007年当选中科院院士。主要研究领域包括：植物细胞信号转导分子机制（主要是研究植物细胞第二信使系统介导的信号转导机制和离子通道调控机制）；与植物（作物）抗盐、耐低钾、耐低磷性状表达相关的基因克隆及基因功能研究等。

花粉萌发（Pollen germination）即花粉沿着花粉管的生长过程，是开花植物繁殖的一个必要过程，这个过程是研究细胞生长和形态发生的一个理想模型。

为了能进一步了解这个重要过程的详细细节，研究人员在这篇文章中全面分析了花粉萌发和花粉管生长过程中的转录组变化情况。通过利用Affymetrix拟南芥ATH1基因组芯片，研究人员首次发现了从脱水成熟花粉粒，到含水花粉粒，再到拟南芥的花粉管的转录组变化：这些花粉和花粉管中表达基因的数目，无论是整个表达基因，还是特异性表达的基因，都增加了很多。

Gene Ontology的分析结果表明，在花粉萌发和花粉管生长过程中，与细胞存活，转录，信号传导和细胞转运有关的表达基因发生了很大的变化，尤其是那些正调控的基因。而且研究人员还发现，类钙调蛋白，阳离子交换因子，以及热激蛋白家族在花粉萌发和花粉管生长过程中变化较大，这些结果都说明在这个过程中，基因的整体转录都增加了。

在花粉萌发和花粉管过程中新出现的这些转录组说明这个复杂过程中出现了新的基因表达，这些新表达的基因的功能值得更加深入的研究。

（生物通：万纹）

附：

武维华

中国农业大学****特聘教授。
　　
1991年毕业于美国新泽西州立大学获博士学位。
1991年至1994年在美国哈佛大学生物学实验室从事博士后研究。
1994年9月至今，在中国农业大学生物学院任副教授、教授。
1999年3月被教育部聘为国家首批“****奖励计划”特聘教授。

近10年来从事的主要研究工作有：植物细胞信号转导分子机制（主要是研究植物细胞第二信使系统介导的信号转导机制和离子通道调控机制）；与植物（作物）抗盐、耐低钾、耐低磷性状表达相关的基因克隆及基因功能研究等。近5年来主持包括由国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点/面上项目、国家重点基础研究规划项目课题、国家转基因作物专项、“863”生物技术项目、美国洛克菲勒基金会专项研究基金等资助的10余项科研项目。在国内外期刊上发表学术论文30余篇。指导博士研究生13名、硕士研究生7名、博士后2人。在各学术团体的兼职情况：中国农业大学学术委员会委员、中国农大生物学院学术委员会副主任、中国植物学会常务理事、中国细胞生物学会常务理事、中国植物生理学会常务理事兼副秘书长、《植物学报》副主编、《自然科学研究进展》编委、《科学通报》特邀编辑等。

目前主持承担的主要科研项目：
国家自然科学基金项目：LKT1/CBL互作信号系统调控拟南芥耐低钾性状表达的分子机理
国家重点基础研究规划973项目课题：作物响应及适应逆境胁迫的细胞内信号转导机制
科技部转基因作物产业化专项：植物耐渗透胁迫、耐盐相关基因的克隆和功能鉴定
"863"生物和现代农业技术领域项目：拟南芥耐低钾/耐低磷基因的克隆和功能研究

主要研究方向：
植物细胞信号转导分子机制
植物细胞跨膜离子运输调控机制
植物抗逆高效性状相关基因的克隆及基因功能研究

原文摘要：

Transcriptome analyses show changes in gene expression to accompany pollen germination and tube growth in Arabidopsis.

Pollen germination, along with pollen tube growth, is an essential process for the reproduction of flowering plants. The germinating pollen with tip-growth characteristics provides an ideal model system for the study of cell growth and morphogenesis. As an essential step toward a detailed understanding of this important process, the objective of this study was to comprehensively analyze the transcriptome changes during pollen germination and pollen tube growth. Using Affymetrix Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) ATH1 Genome Arrays, this study is, to our knowledge, the first to show the changes in the transcriptome from desiccated mature pollen grains to hydrated pollen grains and then to pollen tubes of Arabidopsis. The number of expressed genes, either for total expressed genes or for specifically expressed genes, increased significantly from desiccated mature pollen to hydrated pollen and again to growing pollen tubes, which is consistent with the finding that pollen germination and tube growth were significantly inhibited in vitro by a transcriptional inhibitor. The results of Gene Ontology analyses showed that expression of genes related to cell rescue, transcription, signal transduction, and cellular transport was significantly changed, especially for up-regulation, during pollen germination and tube growth. In particular, genes of the calmodulin/calmodulin-like protein, cation/hydrogen exchanger, and heat shock protein families showed the most significant changes during pollen germination and tube growth. These results demonstrate that the overall transcription of genes, both in the number of expressed genes and in the levels of transcription, was increased. Furthermore, the appearance of many novel transcripts during pollen germination as well as tube growth indicates that these newly expressed genes may function in this complex process.