植物矿质营养研究组


联系人:梁岗   联系邮箱:lianggang@xtbg.ac.cn  联系电话:0871-65160916

 

研究组介绍


主要研究内容:    
    (1)矿质元素在植物的生命活动中发挥了重要的生理功能,是植物生长发育所必需的营养物质。铁、锰、铜和锌是为植物生长发育所必需的微量元素,但它们的可用率极大地依赖土壤pH值。在碱性土壤里,这些微量元素主要以不溶性的氢氧化物存在。全球三分之一的耕地是碱性土壤,这种土壤中的金属微量元素溶解度非常低,这也是影响作物生长的一个重要原因。因此研究植物获取矿物营养的分子机制有助于促进全球农业的发展。本研究组以单子叶模式植物水稻和双子叶模式植物拟南芥为研究载体,开展植物吸收利用微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)的分子机制研究。
    (2)矿物元素对人类健康也有重要的作用。随着生活水平的提高,人们越来越重视健康问题。尽管如此,隐性饥饿已成为危害人类健康的元凶之一。隐性饥饿是指机体由于营养不平衡或者缺乏某种维生素及人体必需的矿物质,同时又存在其他营养成分过度摄入,从而产生隐蔽性营养需求的饥饿症状。目前世界一半人口的健康受到隐性饥饿的影响。业界公认的解决矿质元素营养缺乏的方法是生物营养强化技术,就是通过育种或栽培手段提高现有农作物中能被人体吸收利用的微量营养元素的含量。一方面,我们通过筛选鉴定富含矿物营养水稻和陆稻地方品种并利用传统育种方法培育高产稳产并富含富含矿物营养的水稻和陆稻品种;另一方面,我们利用基因编辑方式直接靶向调控吸收矿物营养的关键因子以提高目前水稻和陆稻主栽品种的矿物营养含量。
    (3)重金属污染不仅直接影响农作物的产量,而且也直接影响人类健康。重金属和矿物营养通过类似的途径进入植物体内。一方面,我们拟通过开发富集重金属的植物加速农田土壤修复;另一方面,我们拟培育减少重金属吸收的作物品种以期提高粮食安全。

研究组成员


  梁岗,研究组长,博士生导师,研究员。

   

     学习经历

        2005/9-2010/7,西双版纳热带植物园,植物学,博士。

        2001/9-2005/7,云南大学生命科学院,生物科学基地班,学士。

   

     工作经历

        2018/01至今,西双版纳热带植物园,研究员。

        2013/01-2017/12,,西双版纳热带植物园,副研究员。

        2010/10-2012/12,西双版纳热带植物园,助理研究员。

   

     奖励

     第十届云南省优秀科技论文奖。

        2016年度云南省自然科学一等奖(第二完成人)。

   

     人才项目

     中科院青年创新促进会会员。

     云南省中青年学术技术带头人后备人才。

   

     任职

     植物矿质营养研究组组长。

       Plant Diversity杂志编委。

   

   

  李  扬  助理研究员

  

  

  雷日华  助理研究员

 

  

  陆承凯  博士后

  

  董元秋  博士后

  

  蔡月荣  硕士研究生

  

  普梦娜  硕士研究生

  

  李晨阳  硕士研究生

  

  杨钰洁  硕士研究生

  

  张根松  硕士研究生(客座)

  

人才培养


李 扬 助理研究员
雷日华 助理研究员
陆承凯 博士后
董元秋 博士后
蔡月荣 硕士研究生
普梦娜 硕士研究生
李晨阳 硕士研究生
杨钰洁 硕士研究生
张根松 硕士研究生(客座)

学术成果


    研究组主要从事植物矿质营养调控方面的研究。近六年,研究组分别在Plant Cell(1)、Plant Physiology(3),Plant Journal(1),Molecular Plant (1)、Journal of Experimental Botany(2),Scientific Reports(2),PLoS ONE(1),Planta(2)、Journal of Plant Biology(1)和Plant signaling & behavior (1)上发表了15篇研究论文。根据Web of Science核心数据库统计,这些论文总共被他引425次。主持了国家自然科学基金委和中国科学院的多项科学研究基金。
    研究成果简介:
1、植物适应缺铁环境的分子机制。
研究组最近的研究成果证明拟南芥bHLH基因IVc亚家族四个成员bHLH34、bHLH104,bHLH105和bHLH115是调控植物铁稳态的关键转录因子,它们共同直接调控下游的缺铁响应关键基因bHLH38、bHLH39、bHLH100、bHLH101和PYE。bHLH34、bHLH104、bHLH105和bHLH115的功能缺失严重抑制了植物的缺铁响应,而它们的过量表达则明显促进了植物对铁的吸收利用,这些基因功能的鉴定为后续培育富铁的水稻品种提供了丰富的基因资源。相关研究成果分别发表在国际期刊Plant Physiology(2016)和Journal of Experimental Botany(2017)上。
2、解析了植物miR395调控硫酸根离子的分配和同化分子机制
硫虽然不是叶绿体组分,但它参与合成叶绿素的过程,因此缺硫植株叶色淡绿,严重时叶色黄白,缺硫症状首先在作物顶端和幼芽出现。但是为什么植物缺硫症状首先表现在幼嫩组织,而不是在衰老和成熟组织?miR395作为一个保守的植物miRNA,受到缺硫环境的强烈诱导。miR395靶向一个硫转运基因(SULTR2;1)和三个APS基因(APS1/3/4)。我们的研究发现,在正常生长条件下,植物细胞中的游离硫酸根离子可以从老叶向新叶移动,而这恰恰与植物的缺硫症状相反。在miR395过表达转基因植物里,SULTR2;1表达水平明显下调,并且老叶的硫酸根离子浓度大大高于新叶。这表明,在缺硫情况下miR395表达的提高抑制了硫酸根离子从老叶向新叶的移动。相关研究内容发表在The Plant Journal (2010)。
3、解析了miR826和miR5090调控植物低氮适应性的功能
氮(N)是植物生长所必需的大量元素之一,参与植物体内许多重要有机化合物(如蛋白质、核酸、维生素、生物碱和植物激素)的合成。miRNA作为植物关键的调节因子参与了多种营养代谢过程。miR826和miR5090是两个受低氮诱导表达的miRNA。在低氮情况下,这两个miRNA的过表达植物比野生型植物有更明显的生长优势。在正常生长条件下,转基因植物的生物量明显高于野生型。我们的研究结果表明,在低N情况下,植物可以上调miR826和miR5090的水平,从而抑制AOP2的表达;伴随着AOP2的下降,芥子油苷的合成受到抑制,从而减少对N的消费,最终使得植物表现出更强的低N适应性。该研究内容发表在Plant Physiology (2014)上。

发表论文


研究组发表论文情况(发表当年期刊5年影响因子)

 

 

2018

 

(19) Yao XN, Cai YR, Yu DQ*, Liang G*. (2018). bHLH104 confers tolerance to cadmium stress in Arabidopsis thaliana. Journal of Integrative Plant Biology. doi: 10.1111/jipb.12658. IF=3.956.

 

2017

 

(18) Wang C, Yao XN, Yu DQ*, Liang G*. (2017). Fe-deficiency-induced expression of bHLH104 enhances Fe-deficiency tolerance of Arabidopsis thaliana. Planta. IF=3.593.

(17) Zhang HM, Li Y, Yao XN, Liang G*, Yu DQ*. (2017). POSITIVE REGULATOR OF IRON HOMEOSTASIS 1 (OsPRI1) faciliates iron homeostasis in rice. Plant Physiology. IF=7.428.

(16) Li Y, Wang HP, Li XL, Liang G*, Yu DQ*. (2017). Two DELLA-interacting proteins bHLH48 and bHLH60 regulate lowering under long-day conditions in Arabidopsis thaliana. Journal of Experimental Botany. IF=6.019.

(15)Liang G, Zhang H, Li X, Ai Q, Yu DQ*. (2017). bHLH transcription factor bHLH115 regulates iron homeostasis in Arabidopsis thaliana. Journal of Experimental Botany. DOI:10.1093/jxb/erx043. IF=6.019.

 

2016


(14)Li X, Zhang H, Ai Q, Liang G*, Yu DQ. (2016). Two bHLH Transcription Factors, bHLH34 and bHLH104, Regulate Iron Homeostasis in Arabidopsis thaliana. Plant Physiology. 170:2478-2493. IF=7.367.

(13)Liang G, Zhang HM, Lou DJ, Yu DQ. (2016). Selection of highly efficient sgRNAs for CRISPR/Cas9-based plant genome editing. Scientific Reports. 6:21451 IF=5.525.

 

2015


(12)Liang G*, Ai Q, Yu DQ. (2015). Uncovering miRNAs involved in crosstalk between nutrient deficiencies in Arabidopsis. Scientific Reports.5:11813. IF=5.597.

 

 

2014以前
 
(11)Liang G, He H, Li Y, Ai Q, Yu DQ. (2014) MYB82 functions in regulation of trichome development in Arabidopsis. Journal of Experimental Botany. 65:3215-3223. IF=6.019.
(10)Liang G, He H, Li Y, Wang F, Yu DQ. (2014) Molecular mechanism of miR396 mediating pistil development in Arabidopsis thaliana. Plant Physiology. 164: 249-258. IF=7.908.
(9)Jiang Y, Liang G, Yang SZ, Yu DQ. (2014) Arabidopsis WRKY57 functions as a node of convergence for jasmonic acid- and auxin-mediated signaling in jasmonic acid-induced leaf senescence. Plant Cell. 2014. 26: 230-245.
(8)He H, Liang G*, Li Y, Wang F, Yu DQ. (2014) Two young microRNAs originating from target duplication mediate nitrogen starvation adaptation via regulation of glucosinolate synthesis in Arabidopsis thaliana. Plant Physiology. 164: 853- 865. IF=7.908.
(7)Liang G, He H, Li Y, Wang F, Yu DQ. (2013) Identification of miRNAs and miRNA-mediated regulatory pathways in Carica papaya. Planta.. 238: 739-752. IF=3.651.
(6)Jiang YJ, Liang G, Yu DQ (2012) Activated expression of WRKY57 confers drought tolerance in Arabidopsis. Molecular Plant. 5:1375-1388.
(5)Liang G, He H, and Yu DQ (2012) Identification of nitrogen starvation responsive microRNAs in Arabidopsis thaliana. PLOS ONE. 7(11): e48951. doi:10.1371/ journal.pone.0048951. IF=4.537.
(4)Liang G, He H, Li Y, Yu DQ (2012) A new strategy for construction of artificial miRNA vectors in Arabidopsis. Planta. 235:1421-1429. IF=3.420.
(3)Liang G, Yang F, Yu DQ (2010) MicroRNA395 mediates regulation of sulfate accumulation and allocation in Arabidopsis thaliana. Plant Journal. 62: 1046-1057. IF=7.347.
(2)Liang G, Yu DQ. (2010) Reciprocal regulation among miR395, APS and SULTR2;1 in Arabidopsis thaliana. Plant Signaling & Behavior. 5(10): 1257-1259.
(1)Yang F, Liang G, Liu DM, Yu DQ (2009) Arabidopsis miR396 mediates the development of leaves and flowers in transgenic Tobacco. Journal of Plant Biology. 52: 475-481.
Yao XN, Cai YR, Yu DQ*, Liang G*. (2018). bHLH104 confers tolerance to cadmium stress in Arabidopsis thaliana. Journal of Integrative Plant Biology. doi: 10.1111/jipb.12658. IF=3.956.