課程介紹

     《植物發(fā)育及分子生物學(xué)》課程是由鄧興旺教授等人創(chuàng)辦于1998年，2022年迎來(lái)了課程開(kāi)課的第25期。今年暑期課在7月4日至7月9日舉行，延續(xù)去年的線(xiàn)上授課模式，邀請(qǐng)了10位國(guó)際植物發(fā)育與分子生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域頂尖的科學(xué)家共同授課，并開(kāi)展“學(xué)術(shù)大咖與你面對(duì)面”研討會(huì)活動(dòng)。此次暑期課吸引了來(lái)自國(guó)內(nèi)外眾多高校與科研院所超過(guò)970名師生報(bào)名，最多時(shí)有460人在線(xiàn)聽(tīng)課。累計(jì)在線(xiàn)人數(shù)超過(guò)4000人。

 課程內(nèi)容

DAY1 授課教師：董娟（美國(guó)羅格斯大學(xué)瓦克斯曼研究所教授 ）

     第一天的暑期課程由林辰濤老師主持，董娟老師主講。林老師向大家簡(jiǎn)要介紹了課程的歷史以及本期課程邀請(qǐng)的諸位老師及授課主題，之后董老師帶領(lǐng)大家走進(jìn)植物發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域。上午的課程中，老師講解了植物氣孔發(fā)育的相關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)講解了氣孔細(xì)胞發(fā)育進(jìn)程中3個(gè)核心轉(zhuǎn)錄因子SPCH、MUTE和FAMA的發(fā)現(xiàn)過(guò)程以及作用機(jī)制， 介紹了在感知環(huán)境變化及細(xì)胞間的交流中配體與受體結(jié)合向下游傳遞氣孔發(fā)育信號(hào)的多樣性，如即使是同一個(gè)receptor，TMM，在植物不同的發(fā)育部位對(duì)氣孔發(fā)育的調(diào)控也是不同。

 

 

     晚上的課程董老師講解了細(xì)胞的極性和不對(duì)稱(chēng)的細(xì)胞分裂的相關(guān)內(nèi)容，包括根部細(xì)胞的SHR-SCR蛋白調(diào)控模塊、細(xì)胞極性對(duì)不對(duì)稱(chēng)分裂的調(diào)控等，接下來(lái)董老師介紹了現(xiàn)今細(xì)胞生物學(xué)前沿的研究技術(shù)、方法，便于同學(xué)們?cè)诳茖W(xué)研究時(shí)結(jié)合課題靈活運(yùn)用。

 

 

DAY2 授課教師：趙云德 （加州大學(xué)圣地亞哥分校終身教授）

     趙云德老師以基因編輯和生長(zhǎng)素相關(guān)研究為例，帶領(lǐng)大家深入思考科研中的重要問(wèn)題、實(shí)踐挑戰(zhàn)以及解決方法，引導(dǎo)大家發(fā)現(xiàn)和發(fā)展有趣的創(chuàng)新性工作。在上午的課程中，趙老師首先向大家介紹了基因編輯的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展、原理等相關(guān)內(nèi)容，在基因編輯過(guò)程中以解決問(wèn)題為導(dǎo)向，提出合適的科學(xué)問(wèn)題，優(yōu)化基因編輯在植物中的應(yīng)用。RUBY報(bào)告系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，簡(jiǎn)化了在轉(zhuǎn)基因篩選過(guò)程中的工作步驟，使得轉(zhuǎn)基因材料獲得過(guò)程變得簡(jiǎn)單，化繁為簡(jiǎn)，輕松愉快地獲得轉(zhuǎn)基因材料。趙老師無(wú)私地與感興趣的學(xué)員們分享RUBY相關(guān)的材料。

 

 

     晚上的課程中，趙老師講解了生長(zhǎng)素相關(guān)的內(nèi)容，通過(guò)提出假設(shè)問(wèn)題，在從多個(gè)方面思考驗(yàn)證假說(shuō)是否為真。趙老師以YUCCA基因的研究為例，為大家介紹了不斷思考和求證的過(guò)程。同時(shí)趙老師也介紹了YUCCA基因家族中不同yucca缺失突變體組合對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的不同影響。

 

 

DAY3 授課教師：?jiǎn)碳t （德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校終身教授）

     喬紅老師為大家介紹了植物激素以及乙烯信號(hào)通路的相關(guān)知識(shí)和前沿進(jìn)展。喬老師在課程中介紹了生長(zhǎng)素、赤霉素、茉莉酸、獨(dú)腳金內(nèi)酯、脫落酸、乙烯等激素的發(fā)現(xiàn)歷程和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并比較了不同激素之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異同之處以及形成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，植物激素在農(nóng)作物、果蔬、花卉中的應(yīng)用。

 

 

     課程中，喬老師介紹了自己實(shí)驗(yàn)室在乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中取得的新進(jìn)展。在課程中，喬老師通過(guò)線(xiàn)上連麥的方式與同學(xué)們互動(dòng)，鼓勵(lì)同學(xué)們勇敢展現(xiàn)自己，課堂氛圍活躍，喬老師為同學(xué)們答疑解惑、同時(shí)還分享了自己科研生涯的寶貴經(jīng)驗(yàn)。

 

 

DAY4 授課教師：林辰濤 （福建農(nóng)林大學(xué)教授  加州大學(xué)洛杉磯分校終身教授）

     林辰濤老師從介紹植物光受體出發(fā)，回顧了藍(lán)光受體的發(fā)現(xiàn)過(guò)程及其在動(dòng)植物中的不同功能，系統(tǒng)地講解了隱花色素的光還原反應(yīng)、聚合反應(yīng)、磷酸化反應(yīng)和相變反應(yīng)。

 

 

     林老師結(jié)合解答科學(xué)問(wèn)題三步曲以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)三原則，介紹了其課題組在藍(lán)光受體的信號(hào)調(diào)控機(jī)制中的重要發(fā)現(xiàn)。林老師結(jié)合生活實(shí)際、動(dòng)物研究和科學(xué)哲學(xué)等介紹其科研發(fā)現(xiàn)的歷程，從科學(xué)問(wèn)題出發(fā)，大膽假設(shè)、小心求證，一步步地探索未知，同學(xué)們受到了極大啟發(fā)。

 

DAY5授課教師：鄧興旺 （北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng) 北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院教授 美國(guó)科學(xué)院院士）

     最后一天的暑期課程由鄧興旺老師講授。鄧?yán)蠋熓紫冉榻B了中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的歷史及現(xiàn)狀，農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民正處于發(fā)展新時(shí)代，北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院應(yīng)運(yùn)而生，關(guān)注農(nóng)業(yè)發(fā)展、關(guān)心農(nóng)村建設(shè)、關(guān)注農(nóng)民福祉。2022年7月10日是北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院于山東省濰坊市正式啟用一周年之際，鄧?yán)蠋煘槲覀兘榻B了一年來(lái)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院的建設(shè)與發(fā)展，在不斷發(fā)展與進(jìn)步中通過(guò)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“金飯碗”、“菜籃子”、“油桶子”的國(guó)家戰(zhàn)略。隨后，鄧?yán)蠋煄覀冏哌M(jìn)了神奇的植物世界，展示了自然界豐富多樣的植物以及其響應(yīng)外界環(huán)境變化的奇妙現(xiàn)象，有些植物單單存在就美麗，有魅力；群聚而棲時(shí)，有智慧，懂謙讓?zhuān)恢参镒鳛榈厍蛏衔ㄒ坏纳a(chǎn)者，提供能量，無(wú)私奉獻(xiàn)。鄧?yán)蠋煂?duì)不同植物的神奇現(xiàn)象的介紹，激發(fā)了同學(xué)們對(duì)植物的好奇和學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)拓了眼界。

 

 

     此外，鄧?yán)蠋熃榻B了植物光受體的研究歷史，告訴我們植物怎樣看世界。同時(shí)，鄧?yán)蠋熞苍敿?xì)講解了水稻、玉米、小麥等作物的馴化歷史以及作物分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)進(jìn)展。

 

 

“學(xué)術(shù)大咖與你面對(duì)面”研討會(huì)

     上午的研討會(huì)由林辰濤老師主持。首先由王志勇老師為大家講述糖和植物激素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控，主要介紹了負(fù)責(zé)蛋白糖基化修飾的SPY和SEC所介導(dǎo)的GA和BR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制及其對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。此外王老師也列舉了研究中鑒定到的大量SPY和SEC的互作蛋白，涉及了根的發(fā)育、晝夜節(jié)律、開(kāi)花、植物免疫等多個(gè)方面，也包括植物激素、環(huán)境信號(hào)等多種內(nèi)外界信號(hào)途徑的因子，暗示了糖信號(hào)以及糖基轉(zhuǎn)移酶SPY和SEC對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要調(diào)控作用，也為其他學(xué)者提供了豐富的研究線(xiàn)索。接著欒升老師介紹了第二信使Ca2+對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)吸收的調(diào)控，重點(diǎn)介紹了Ca2+受體CBLs和CIPKs的差異性互作對(duì)于植物鉀吸收的特異性調(diào)控。喬紅老師講述了乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的表觀調(diào)控機(jī)制，介紹了以EIN2、EIN3為核心的ENAP1及SRT1和SRT2參與的組蛋白乙酰化和去乙酰化過(guò)程，也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的轉(zhuǎn)錄抑制因子Tree1，闡明了乙烯響應(yīng)中轉(zhuǎn)錄激活和轉(zhuǎn)錄抑制的機(jī)制。董娟老師接著前期課程中的強(qiáng)烈安利，介紹了她們課題組的最新進(jìn)展，除蛋白磷酸酶BSL1時(shí)空特異的極性聚集于細(xì)胞膜上從而調(diào)節(jié)氣孔細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變外，也發(fā)現(xiàn)不同亞細(xì)胞定位的蛋白磷酸酶BSL家族通過(guò)去磷酸化不同的MAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)途經(jīng)組分，最終差異性地調(diào)控SPEH蛋白穩(wěn)定性從而影響氣孔形成的機(jī)制。最后鐘上威老師介紹了phyB區(qū)分光照和溫度這兩個(gè)重要環(huán)境因子的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)光照和溫度可以影響phyB相分離的形成和解離，phyB感知光照時(shí)依賴(lài)于構(gòu)象的變化解除N端對(duì)C端的抑制從而通過(guò)C端寡聚化驅(qū)動(dòng)相分離，而溫度的感知不依賴(lài)于構(gòu)象變化，通過(guò)NTE結(jié)構(gòu)域直接感知溫度變化并動(dòng)態(tài)調(diào)控phyB的相分離從而實(shí)現(xiàn)溫度感知。

 

欒升老師

喬紅老師

董娟老師

鐘上威老師

 

     晚間研討會(huì)由鄧興旺老師主持。首先由陳曉亞老師介紹植物次生代謝，尤其是萜類(lèi)的合成調(diào)控。陳老師主要介紹了其課題組在棉酚合成、丹參酮合成以及輔酶Q合成中的工作，鑒定到了多個(gè)合成相關(guān)的酶，為天然產(chǎn)物的研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。此外陳老師也介紹了一些延伸性的非常有趣的工作，如利用棉花表達(dá)抑制害蟲(chóng)的RNA，為抗蟲(chóng)棉的培育提供了新思路。之后劉耀光老師向大家介紹了水稻雜種不育的分子遺傳機(jī)制，主要講述了水稻秈粳亞種間雜種不育基因Sa和Sc的作用機(jī)理以及克服水稻雜種不育的方法。接下來(lái)趙云德老師介紹了生長(zhǎng)素代謝的調(diào)控，講述了GH3、DAO和ILR1在生長(zhǎng)素儲(chǔ)存、激活和失活中的作用。最后鄧興旺老師介紹了其團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)新的前沿性生物農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)，包括水稻/小麥/玉米第三代雜交育種技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用以及潔田技術(shù)和潔田模式在大豆玉米間作的應(yīng)用等。

 

陳曉亞老師

劉耀光老師

趙云德老師

鄧興旺老師

 

     課程的最后，老師和同學(xué)們進(jìn)行線(xiàn)上合影留念，課程圓滿(mǎn)結(jié)束。

 

 

 

     課程時(shí)間雖然短暫，但諸位老師的精心組織和籌備使得本期課程幾乎涵蓋了植物生命活動(dòng)的所有方面。除了理論知識(shí)的講授，老師們更多地通過(guò)自己的研究經(jīng)歷來(lái)跟大家分享如何找到并回答好正確的科學(xué)問(wèn)題，勉勵(lì)大家勤思考、多鉆研，抓住研究重點(diǎn)，多花時(shí)間做更多原創(chuàng)性的工作。在課堂互動(dòng)交流中，老師們也跟大家分享了國(guó)外高校的生活工作狀態(tài)以及招生要求等，幫同學(xué)們消除了一定量的信息差，為大家提供了多一種選擇。

     本課程已連續(xù)開(kāi)設(shè)25年，老師們兼顧課程的科普性、趣味性和學(xué)術(shù)性，使得本課程依然是常聽(tīng)常新，極大地激發(fā)了同學(xué)們對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的興趣，更有同學(xué)表示想轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)加入植物學(xué)研究，這是對(duì)本期課程最大的肯定和贊賞，我們期待與大家明年再會(huì)！