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赵天永

作者:    来源:     发布日期:2017-11-11     浏览次数:

     

  

  一、简介

  赵天永,教授,博士生导师。本科毕业于河北农业大学园艺系。中国农业大学生物学院硕博连读并获作物遗传育种专业博士学位。曾在美国U.C.Berkeley和University of Kentucky从事博士后研究并随后任职Scientist I、Scientist II。目前承担本科生《分子生物学》英文教学工作以及博士生的《生命科学研究进展》课程。  

  二、研究方向:玉米抗逆分子生物学

  棉子糖是由半乳糖、果糖和葡萄糖结合而成的一种三糖,其在玉米种子内的含量仅次于蔗糖。前人的研究结果表明种子内棉子糖含量与种子活力密切相关。由于受到研究材料和研究方法的限制,棉子糖调控种子活力的作用机制长期未能确定。限制了通过调控棉子糖代谢提高种子活力的分子育种。棉子糖的合成需要两步酶促反应来完成。首先肌醇和UDP-半乳糖苷在肌醇半乳糖苷合成酶(Galactinol Synthase,GOLS)作用下形成肌醇半乳糖苷,然后肌醇半乳糖苷和蔗糖在棉子糖合成酶(Raffinose Synthase,RS)作用下形成棉子糖。

  他人和我们的研究表明,过量表达GOLS基因能够提高肌醇半乳糖苷和棉子糖的含量,提高植物的抗逆性。关于植物 RS 基因的研究报道很少,迄今为止,尚没有通过直接调控 RS 基因表达来调控细胞内棉子糖含量的报道。我们实验室最近克隆到了玉米基因组中唯一一个棉子糖合成酶基因( ZmRS ),并发现玉米 ZmRS 基因突变体种子胚和胚乳中棉子糖缺失,种子抗老化能力显著降低。但过量表达 ZmRS 基因是否能够提高玉米种子中棉子糖的含量,提高种子的抗老化能力仍然需要实验验证。拟南芥种子除Raffinose外,还有高聚RFOs (HDP RFOs, 如Stachyose, Verbascose)累积。相关遗传转化研究表明在拟南芥中超表达 ZmGOLS2 或共超表达 ZmGOLS2/ZmRS 基因能改变种子中碳分配,显著提高拟南芥种子活力。RFOs总量、RFOs各组份的分配及其与蔗糖(Sucrose)的质量比例共同参与了拟南芥种子活力的形成,且HDP-RFOs对种子活力建成的贡献大于Raffinose。植物RFOs合成通路在进化过程中可能分为两类:1. 以Raffinose为合成终点的物种;2. 能够合成累积HDP-RFOs的物种。对于前者,Raffinose绝对含量控制种子活力高低。而对于后者,多个RFOs成员与Sucrose之间的碳分配比例控制种子活力高低。

  α-碱性半乳糖苷酶(AGA)是一类能够识别棉子糖中的α-半乳糖苷键,将棉子糖分解为蔗糖与半乳糖的糖苷水解酶(图1)。我们克隆了玉米 AGA 基因家族的4个成员,发现 ZmAGA1 在种子萌发过程中受高温、低温或脱水胁迫诱导表达。 AGA 基因受逆境胁迫诱导表达机制及其生物学意义尚不清楚。

  我们最近发现在玉米不同自交系种子中棉子糖含量显著不同,各自交系控制棉子糖合成的关键酶肌醇半乳糖苷合成酶2( ZmGOLS2 )和棉子糖合成酶( ZmRS )基因的转录水平,翻译水平,以及所编码蛋白的酶催化活性都存在显著差异。我们正在对 ZmGOLS2 和 ZmRS 基因的转录调控,翻译调控,酶活调控进行研究, 从而进一步解析棉子糖代谢调控玉米种子活力和抗旱的生化和分子机理 。  

  三、在玉米棉子糖调控种子活力与抗逆领域发表的论文 (第一或通讯作者论文)  

  Tao Li, Yumin Zhang, Dong Wang, Ying Liu, Lynnette Dirk, Jack Goodman, Bruce Downie, Jianmin Wang, Guoying Wang*, Tianyong Zhao*, 2017, Regulation of seed vigor by manipulation of raffinose family oligosaccharides (RFOs) in maize and Arabidopsis. Molecular Plant. DOI:  http://dx.doi.org/10.1016/j.molp.2017.10.014

  Lei Gu, Yumin Zhang, Mingshuai Zhang, Tao Li, Lynnette M.A. Dirk,  Bruce Downie, Tianyong Zhao*, 2016, ZmGOLS2, a target of transcription factor ZmDREB2A, offers similar protection against abiotic stress as ZmDREB2A. Plant Molecular Biology. 90:157-170

  Qinghui Han, Tao Li, Lifeng Zhang, Lynnette M.A. Dirk, Bruce Downie, Tianyong Zhao*, 2015, Functional analysis of the 5’ regulatory region of the maize ALKALINE ALPHA-GALACTOSIDASE1 gene. Plant Molecular Biology Reporter. 33:1361-1370.

  Lei Gu, Zhaoxue Han, Lifeng Zhang, Bruce Downie, Tianyong Zhao*, 2013, Functional analysis of the 5’ regulatory region of the maize GALACTINOL SYNTHASE2 gene, Plant Science 213:38-45.

  Tianyong Zhao, J. Willis Corum III, Jeffrey Mullen, Robert B. Meeley, Timothy Helentjaris, David Martin, and Bruce Downie,  2006, An alkaline a-galactosidase transcript is present in maize seeds and cultured embryo cells, and accumulates during stress. Seed Science Research. 16:107-121 .

  Tianyong Zhao, Richard Thacker, J. Willis Corum III, John C. Snyder, Robert B. Meeley, Ralph Obendorf, and Bruce Downie,  2004, Expression of the maize GALACTINOL SYNTHASE gene family. I) Expression of two different genes during seed development and germination. Physiol. Plant. 121(4):634-646.

  Tianyong Zhao, David Martin, Robert B. Meeley, and Bruce Downie, 2004, Expression of the maize GALACTINOL SYNTHASE gene family. II) Kernel abscission, environmental stress and myo-inositol influences accumulation of transcript in developing seeds and callus cells.  Physiol. Plant .121 (4): 647-655.

  Tianyong Zhao, Robert Meeley, and Bruce Downie, 2003, Aberrant processing of a Maize GALACTINOL SYNTHASE transcript is caused by heat stress. Plant Science. 165:245-256.

 四、联系方式:tzhao2@nwsuaf.edu.cn

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