2021年10月27日,奥地利科学技术研究院(Institute of Science and Technology, Austria)Jiří Friml课题组在Nature发表了题为Cell surface and intracellular auxin signalling for H+fluxes in root growth的研究论文。该研究通过利用微流控芯片技术和垂直激光共聚焦显微镜,聚焦根的快速生长反应,系统性探讨了各细胞反应和生长的因果关系,拓宽了酸性生长学说在根中的适用性,即酸促进生长,碱抑制生长。同时,该研究对生长素信号通路做了新的发现,证明了TIR1/AFB胞质定位部分有非转录调控旁支介导质子内流,而膜定位的TMK1直接激活质子泵拮抗TIR1/AFB通路。这些发现不仅为根的快速反应现象提供理论机制,为生长素信号通路提供新知识,也为未来控制生长素对植物茎和根生长调控进而定向改造植物生长提供了借鉴意义(点击查看:)。
该论文的第一作者为李兰馨博士,我们邀请她进行了书面访谈,请她和大家分享了一些科研心得和研究历程。
李兰馨 博士
BioArt:李博士您好,谢谢接受我们的采访。首先我代表BioArt对你们Nature论文的发表表示祝贺。请你简短的谈谈这个工作的意义。
李兰馨:感谢BioArt的访谈邀请。我们的工作首先系统性探讨了各细胞反应和根生长的因果关系,拓宽了酸性生长学说在根中的适用性,即酸促进生长,碱抑制生长。更重要的是,这项工作揭示了一些生长素信号通路的新面貌:区别于经典的核内转录调控,TIR1/AFB胞质定位部分通过非转录调控旁支来介导质子跨细胞膜内流;而膜定位的TMK1直接激活质子泵促进质子外流,从而拮抗TIR1/AFB通路。这些发现不仅为根细胞的快速生长反应提供理论机制,为生长素信号通路研究开启新篇章,也为解释植物根和茎相反的向重力性提供重要依据。
BioArt:请你谈谈这篇论文发表后自己有何感想或者说现在内心最大的感受是什么。
李兰馨:论文得到接收和发表,我非常开心,感恩这个课题对我的带领,感谢我敬爱的导师和所有合作者长期以来的共同努力。
BioArt:该项研究用了几年的时间?请你谈谈该研究中实验方面遇到最大的困难是什么?如何解决的?
李兰馨:这项研究从我入实验室开始,共四年多时间。其间最大的技术问题是操作本项目特色的微流控(microfluidics)技术。这项技术主要用于对植物细胞和器官快速反应的活体监测和瞬时处理。学习技术只用一周,但真正掌握并逐步发现和解决各个关卡问题,实际用了一年之久。解决技术困难主要依赖多收集错误信息、正确分析问题,再寻找专业人员探讨可能的解决方式。另外,我们研究碰到思路上的困难也很多。比如,我们发现生长素碱化质外体,从普遍认识上看,质子泵一般是质外体酸碱值的主要调节者,我们期待看到质子泵的失活,然而我们实验手段检测到相反的结果。我们在根里的发现和传统意义上的酸性生长学说,在具体机制上并不一样。于是我们用不同实验技术包括构建遗传学材料和药物处理等,不同角度地验证了质子泵对生长素抑制根生长的反面效应。同时,我们往生长素信号方向继续探寻机制,通过pull down联系了生长素信号蛋白TMK1和质子泵,将上下游联系起来了。
BioArt:你认为该项研究的顺利完成,论文的成功发表要归功于哪几个因素?
李兰馨:这项研究的完成和发表归功于导师Jiri Friml的指导、众多合作者提供他们擅长的专业技术和材料、课题的话题性和重要性、研究者的坚持和思路清晰等。
BioArt:能从科研、生活等方面简单的谈一下你的导师吗?
李兰馨:从第一次面试,我就十分喜爱我的导师Jiri Friml。他脑袋极好,风趣幽默,为人正直豪爽,有商有量。科研上,他平日并不监督,这给了我们充分又自由的探索空间;待项目成形以后,他催促我们写文章,这样在重要节点上给我们把关了进度。当我的项目可能需要微电极专业技术辅佐时,他立马开车去城里结交了一个路过的新合作者。总的来说,有他做导师很幸运。
BioArt:你对刚刚开始课题研究的博士生有什么建议?
李兰馨:主要是努力工作和享受生活。具体来说,努力工作同时勤于思考,能让自己更快试错,更快接近正确的道路。发现适合自己项目的工作作息模式,这对工作和生活都有积极作用。多与人交流,包括理论问题、技术合作和生活情感。博士历时不短,其中经历的东西都将有烙印,所以保持享受生活的心态对个人长久来说是重要的。
BioArt:会继续从事研究工作吗,今后有何打算?
李兰馨:是的,目前刚回国正在找科研教职工作,希望今后进入新阶段,向众多优秀学者学习,和大团体一起合作,建设自己的小团队,共同探索植物快速生长或其他方向的新课题。
BioArt:最后祝你在科研的道路上越走越好,期待你今后取得更多原创新成果。
李兰馨:感谢你们的祝福,也祝BioArt越办越好。
李兰馨博士长期从事植物细胞生长、生长素信号以及活体显微成像等方面的工作,于今年回国寻找相关方向的教职。联系邮箱:
lanxin.li@ist.ac.at
lanx.whu@gmail.com
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