植物脂质生物学研究团队

一、 研究方向

植物脂质生物学研究团队现有教授2人，副教授1人。团队主要致力于植物脂质（TAG、蜡质、角质和木栓质）合成调控机制的研究，着重探讨植物表皮层形态建成及重构的机制，以及植物表皮层与植物环境性适应的内在关联机制。其次，团队还以木本油料植物油桐和山桐子为材料，探讨植物种子和果肉储能的遗传基础，并创制高产、高油、高碳汇的新种质（新品种）。

二、 团队成员

吕世友，教授、团队负责人。湖北大学B类人才特聘教授，湖北洪山实验室固定研究人员。2015年获批中国科学院“百人计划”A类人次计划。2004年在解放军军需大学获得博士学位，随后在清华大学、美国普渡大学和沙特阿拉伯国王科技大学从事博士后研究工作。近年来，长期从事植物油脂及表皮脂类的生物合成及调控研究。主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上、中科院战略生物资源服务网络计划等项目10项。以第一作者或者通讯作者在Plant Cell、Nature Communications 和Plant Physiology 等杂志上发表论文25篇。目前担任中国林学会经济林分会常务理事、湖北省植物生理与分子生物学学会常务理事以及BMC Plant Biology和Frontiers in Plant Science杂志的编委。Email:shiyoulu@hubu.edu.cn

赵华燕，博士、教授。2004年在中国科学院植物研究所获得博士学位，随后在北京大学生科院、美国普渡大学生物系和沙特阿拉伯国王科技大学生物系进行博士后研究，期间曾获博士后基因资助二等。工作期间曾经荣获“武汉市优秀博士资助”，主持过国家自然科学基金面上项目一项。在New phytologist、Plant physiology和Journal of Experimental Botany 等杂志上发表论文多篇。研究方向是探讨植物表皮层发育与植物环境适应性的内在关联。在本团队中主要负责揭示参与表皮层发育的相关合成及调控途径的关键因子，并探讨表皮层形态建成对植物各种胁迫因子的响应机制。Email:huayanzhao@hubu.edu.cn

饶晓兰，副教授，2011年于武汉大学获得博士学位，随后分别在美国诺贝尔研究所、美国北德州大学从事博士后研究工作，2017-2020年在美国北德州大学担任研究型助理教授，2021年入选湖北省“楚天学子”。主要从事生物信息学，利用多重组学大数据研究生物代谢网络。已在Plant Biotechnology Journal, Biotechnology for Biofuel等国际期刊发表高水平研究论文10多篇。在本团队中主要负责组学数据工作，包括多重组学实验设计指导和组学大数据深度挖掘。Email:xiaolan.rao@hubu.edu.cn

三、 主要研究成果

1. 揭示了多个参与植物蜡质合成的新因子

（1）首次从拟南芥花序茎的表皮蜡质组分中分离鉴定了一类新成分---超长链单不饱和脂肪醇，并明确该成分的生物合成途径（Plant physiology, (2017) 173: 1109–1124）。

（2）明确了拟南芥支链蜡质合成的起始分子来源于支链氨基酸缬氨酸的代谢产物----异丁酸，并克隆和鉴定了联系支链氨基酸代谢和支链蜡质合成两大途径的关键酶AAE9（New Phytologist, (2022) 233: 2458–2470）；

（3）发现脂肪醇氧化酶3（FAO3）和FAO4b可以作为中间因子将拟南芥茎表面蜡质的初级醇合成途径和烷烃合成途径联系起来（Journal of Experimental Botany, (2022) 73: 3018–3029）。

2. 揭示了参与蜡质合成调控的关键因子

（1）首次证实microRNA156的靶蛋白SPL9受光照诱导正向调控蜡质合成，并且该蛋白和黑暗条件下抑制蜡质合成的抑制因子DEWAX会形成SPL9-DEWAX模块，通过转录激活-抑制的动态调控过程，参与昼夜光暗转换对蜡质合成的调节。该研究不仅丰富了植物蜡质合成在转录及转录后水平的调控通路，而且首次明确各种环境信号对于蜡质合成的调控，不是一个相互独立的过程，而是通过相应的调控模块有机整合在一起（Plant Cell, 2019, 31: 2711–2733）。

（2）3’-5’核酸外切酶复合体能够通过精细调控蜡质组分烷烃合成关键基因CER3 mRNA的加工和降解调控蜡质的合成，我们通过反向遗传学手段揭示了 CER16是核酸外切酶复合体中参与CER3 mRNA的加工和降解的新成员（Plant physiology, (2020), 182: 1211–1221）。

3. 明确了油桐种子富集油脂的合成及调控的分子机制

（1）通过基因组和转录组测序明确了油桐种子油脂合成的通路，并揭示了脂肪酸β氧化的激活是桐酸富集的关键因子之一（Plant Cell Physiol. 59(10): 1990–2003 (2018)）。

（2）揭示了遮荫条件下抑制油桐种子油脂合成及桐酸积累的分子机制（The Plant Journal, (2021), 108, 1735–1753）。

四、 承担的科研项目：

1. 国家自然科学基金面上项目（2021–2024），拟南芥β-酮脂酰辅酶A合成酶3（KCS3）作为负调节因子参与蜡质合成的分子机制解析。

2. 中国科学院战略生物资源服务网络计划植物种质资源创新平台项目（2018-2020），新兴工业原料植物山桐子新种质创制。

3. 林业资源培育及高效利用技术创新重点专项子课题（2017–2020），油桐副产品高值化加工利用关键技术研究。

4. 国家自然科学基金面上项目（2016–2019）拟南芥miR156调节表皮蜡质合成的功能及机理解析。

5. 中科院海外科教项目（2016–2020），非洲植物天然产物开发与利用研究。

6. 国家自然科学基金面上项目（2014–2017），拟南芥蜡质合成相关基因CER16的功能解析。

7. 中科院知识创新项目（2016–2018）能源植物油桐新种质创制。

8. 中国科学院战略生物资源服务网络计划植物种质资源创新平台项目（2016–2018）新兴工业原料植物山桐子新种质创制。

9. 中科院海外科教基地项目（2013–2015），非洲油脂植物调查、收集与成分分析。

五、 近五年发表论文：

1. Feng T, Wu P, Gao H, Kosma DK, Jenks MA, Lü S (2022). Natural variation in root suberization is associated with local environment in Arabidopsis thaliana. New Phytologist, doi.org/10.1111/nph.18341

2. Li S, Yang X, Huang H, Qiao R, Jenks MA, Zhao H, Lü S (2022). Arabidopsis ACYL-ACTIVATING ENZYME 9 (AAE9) encoding an isobutyl-CoA synthetase is a key factor connecting branched-chain amino acid catabolism with iso-branched wax biosynthesis. New Phytologist, 233, 2458–2470.

3. Huang H, Ayaz A, Zheng M, Yang X, Zaman W, Zhao H, Lü S (2022). ArabidopsisKCS5 and KCS6 Play Redundant Roles in Wax Synthesis. International Journal of Molecular Science, 23:4450.  doi: 10.3390/ijms23084450

4. Liu X, Li R, Lu W, Zhou Z, Jiang X, Zhao H, Yang B, Lü S* (2021). Transcriptome analysis identifies key genes involved in the regulation of epidermal lupeol biosynthesis in Ricinus communis. Industrial Crops and Products，160, 113100.

5. Zhao H, Kosma DK, Lü S* (2021). Functional role of long-chain acyl-CoA synthetases in plant development and stress responses. Frontiers in Plant Science, doi: org/10.3389/fpls.2021.640996

6. Wu P, Gao H, Liu J, Kosma DK, Lü S, Zhao H (2021). Insight into the roles of the ER-associated degradation E3 ubiquitin ligase HRD1 in plant cuticular lipid biosynthesis. Plant Physiology Biochemistry, 167:358-365. doi: 10.1016/j.plaphy.2021.08.021.    

7. Ayaz A, Huang H, Zheng M, Zaman W, Li D, Saqib S, Zhao H, Lü S (2021). Molecular Cloning and Functional Analysis of GmLACS2-3 Reveals Its Involvement in Cutin and Suberin Biosynthesis along with Abiotic Stress Tolerance. International Journal of Molecular Science, 22(17):9175. doi: 10.3390/ijms22179175.

8. Zhang P, Wang R, Yang X, Ju Q, Li W, Lü S, Tran LP, Xu J (2020). The R2R3-MYB transcription factor AtMYB49 modulates salt tolerance in Arabidopsis by modulating the cuticle formation and antioxidant defense. Plant Cell and Environment, 43, 1925-1943.

9. Rao, X., L. E. Bartley, G. Drakakaki and C. T. Anderson (2020). "Editorial: Regulation of and by the Plant Cell Wall." Frontiers in Plant Science 11: 513.

10. Yang X, Feng T, Li S, Zhao H, Zhao S, Ma C, Jenks M, Lü S (2020). CER16 inhibits post-transcriptional gene silencing of CER3 to regulate alkane biosynthesis. Plant Physiology 182, 1211-1221.

11. Li RJ, Li LM, Liu XL, Kim JC, Jenks MA, Lü S (2019). Diurnal regulation of plant epidermal wax synthesis through antagonistic roles of the transcription factors SPL9 and DEWAX. The Plant Cell 31, 2711-2733.

12. Feng T, Yang Y, Busta L, Cahoon EB, Wang H, Lü S* (2019). FAD2 gene radiation and positive selection contributed to polyacetylene metabolism evolution in Campanulids. Plant Physiology 181, 714-728.

13. Fan W, Lu J, Pan C, Tan M, Lin Q, Liu W, Li D, Wang L, Hu L, Wang L, Chen C, Wu A, Yu X, Ruan J, Yu J, Hu S, Yan X*, Lü S*, Cui P* (2019). Sequencing of Chinese castor lines reveals genetic signatures of selection and yield-associated loci. Nature Communications, 10, 3418.

14. Rao, X., X. Chen, H. Shen, Q. Ma, G. Li, Y. Tang, M. Pena, W. York, T. P. Frazier, S. Lenaghan, X. Xiao, F. Chen and R. A. Dixon (2019). "Gene regulatory networks for lignin biosynthesis in switchgrass (Panicum virgatum)." Plant Biotechnology Journal, 17(3): 580-593.

15. Rao, X. and R. A. Dixon (2019). "Co-expression networks for plant biology: why and how." Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai) 51(10): 981-988.

16. Zhang L, Wu P, Lu W, Lü S* (2018). Molecular mechanism of the extended oil accumulation phase contributing to the high seed oil content for the genotype of tung tree (Vernicia fordii). BMC Plant Biology, 18, 248.

17. Rao, X. and R. A. Dixon (2018). "Current Models for Transcriptional Regulation of Secondary Cell Wall Biosynthesis in Grasses." Frontiers in Plant Science, 9(399).

18. Cui P, Lin Q, Fang D, Zhang L, Li R, Cheng J, Gao F, Shockey J, Hu S, Lü S* (2018). Tung tree (Vernicia fordii, Hemsl.) genome and transcriptome sequencing reveals coordinate upregulation of fatty acid beta-oxidation and triacylglycerol biosynthesis pathways during eleostearic acid accumulation in seeds. Plant and Cell Physiology, 59, 1990-2003.

19. Yang X, Wang Z, Feng T, Li J, Huang L, Yang B, Zhao H, Jenks M, Yang P, Lü S*(2018). Evolutionarily conserved function of the sacred lotus (Nelumbo nucifera Gaertn.) CER2-LIKE family in very-long-chain fatty acid elongation. Planta, 248, 715-727.

20. Rao, X., H. Shen, S. Pattathil, M. G. Hahn, I. Gelineo-Albersheim, D. Mohnen, Y. Pu, A. J. Ragauskas, X. Chen, F. Chen and R. A. Dixon (2017). "Dynamic changes in transcriptome and cell wall composition underlying brassinosteroid-mediated lignification of switchgrass suspension cells." Biotechnology for Biofuels, 10(1).

21. Yang X, Zhao H, Kosma D, Tomasi P, Dyer J, Li R, Liu X, Wang Z, Parsons E, Jenks M, Lü S (2017). The acyl desaturase CER17 is involved in producing wax unsaturated primary alcohols and cutin monomers. Plant Physiology, 173:1109-1124.

22. Rao, X. and R. A. Dixon (2017). "Brassinosteroid Mediated Cell Wall Remodeling in Grasses under Abiotic Stress." Frontiers in Plant Science, 8.