长聘教授
油菜素甾醇（BR）是多功能的植物激素，影响植物细胞伸长和分裂、组织分化和器官形成、生殖发育和衰老、以及对环境信号（特别是光信号）的响应。本研究组关注BR信号转导通路的自身调控的细胞学机制，发现某些细胞器在BR信号转导中起到重要作用，机制研究正在进行中。另外，BR信号调控重要主粮作物水稻的生长发育，BR水平或信号降低导致株型矮小紧凑，适宜密植，但不利于生殖发育和种子产量；增强BR信号使单株种子产量增加，但同时也导致易倒伏和种植密度下降的副作用。因为BR信号组分在转录水平几乎不受调控，BR水平过量又可引发对BR信号本身的反馈抑制，因此BR不便直接应用于农业生产。为解决BR信号在农业生产中的应用问题，本研究组找到两种解决策略，一是寻找参与BR信号调控植物生长发育的部分过程的新调控因子，既能利用BR信号促进植物生长发育，又能降低副作用；二是找到组织特异高表达的启动子，驱动直接调控BR信号的改造序列，在特定组织器官中直接增加或降低BR信号。此课题的成果具有潜在的运用价值。
植物液泡是成熟植物细胞中的大型细胞器，主要功能主要是调节细胞渗透压，平衡细胞内水分和酸度，贮存养料及多种代谢产物，降解吞噬进液泡的衰老细胞器，并参与植物对微生物入侵的响应和抵抗。液泡膜上的质子泵调控离子跨液泡膜运输，并影响液泡形态以及液泡内液的pH值。本研究组发现液泡形态和分布也影响植物生殖细胞分化以及相关生殖发育的过程，液泡如何调控植物生长发育研究极少，此课题具有很高的创新性。在液泡膜质子泵缺失突变体中，液泡的大小和分布、液泡内液和细胞质的pH值都异常，雌配子体中的核迁移和定位受到影响，胚胎第一次不对称分裂和极性建成也随之受到极大影响。进一步研究发现突变体之后的胚胎发育过程中生长素含量显著下降、分布异常，胚胎形态建成特别是子叶的形成受阻，幼苗的生长素响应被抑制。说明液泡的生成和分布对植物的正常形态建成至关重要。另外，本研究组还发现其它激素可通过影响雌配子体形成过程中细胞大液泡的形成时空调控配子体育性和种子数量，深入的机制研究正在进行中。
胚珠是种子的前体，胚珠的起始决定胚珠数量的最大可能性,也很大程度的影响了种子的数量和产量。胚珠起始过程的调控机制目前依然知之甚少，已知生长素、细胞分裂素等激素调控胚珠起始和数量。本研究组集中研究植物激素调控胚珠原基起始的分子机制，首次发现油菜素甾醇（BR）也参与胚珠起始和胚珠数量的调控，BR通过激活自身信号通路下游的重要转录因子BZR1直接调控胚珠起始和早期发育的相关基因ANT、HLL和AP2影响胚珠起始和胚珠数量；并且证明BR还通过激活生长素和细胞分裂素信号增加胎座长度、促进胚珠起始、提高胚珠和种子数量。本研究组的工作还发现胚珠起始不是一次性的，而是不同步起始，第一批胚珠原基在花发育第九期早期起始，之后胎座伸长、已起始胚珠之间边界增大、第二批胚珠原基在已有胚珠之间的边界起始。观测和统计结果以及计算模型都显示生长素极性运输载体PIN1的极性定位以及生长素极性分布的动态变化引起的生长素浓度高峰的形成和变化是造成胚珠异步起始的原因。胚珠起始的多步性具有重要生物学意义，植物可通过监测内外环境变化，调控后代的数量。本研究组已发现生物和非生物逆境胁迫影响雌蕊和胎座的伸长进而影响胚珠的起始以及胚珠和种子的数量，后续工作正在进行中。
Vacuolar H+-ATPase and BZR1 form a feedback loop to regulate the homeostasis of BR signaling in Arabidopsis. Jiang, Y. T., Yang, L. H., Zheng, J. X., Geng, X. C., Bai, Y. X., Wang, Y. C., ... & Lin, W. H*. (2023). Molecular Plant, 16(12), 1976-1989.
RLI2 regulates Arabidopsis female gametophyte and embryo development by facilitating the assembly of the translational machinery. Yu, S. X., Hu, L. Q., Yang, L. H., Zhang, T., Dai, R. B., Zhang, Y. J., ... & Lin, W. H*. (2023). Cell Reports, 42(7).
Spatiotemporal formation of the large vacuole regulated by the BIN2-VLG module is required for female gametophyte development in Arabidopsis. Hu, L. Q., Yu, S. X., Xu, W. Y., Zu, S. H., Jiang, Y. T., Shi, H. T., ... & Lin, W. H*. (2023). The Plant Cell, 35(4), 1241-1258.
Ovule initiation: the essential step controlling offspring number in Arabidopsis. Yu, S. X., Jiang, Y. T., & Lin, W. H*. (2022). Journal of Integrative Plant Biology, 64(8), 1469-1486.
PIN3 positively regulates the late initiation of ovule primordia in Arabidopsis thaliana. Hu, L. Q., Chang, J. H., Yu, S. X., Jiang, Y. T., Li, R. H., Zheng, J. X., ... & Lin, W. H*. (2022). PLoS Genetics, 18(3), e1010077.
Interaction of brassinosteroid and cytokinin promotes ovule initiation and increases seed number per silique in Arabidopsis. Zu, S. H., Jiang, Y. T., Chang, J. H., Zhang, Y. J., Xue, H. W., & Lin, W. H*. (2022). Journal of integrative plant biology, 64(3), 702-716.
Asynchrony of ovule primordia initiation in Arabidopsis. Yu, S. X., Zhou, L. W., Hu, L. Q., Jiang, Y. T., Zhang, Y. J., Feng, S. L., ... & Lin, W. H*. (2020). Development, 147(24), dev196618.
Two tonoplast proton pumps function in Arabidopsis embryo development. Jiang, Y. T., Tang, R. J., Zhang, Y. J., Xue, H. W., Ferjani, A., Luan, S., & Lin, W. H*. (2020). New Phytologist, 225(4), 1606-1617.
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