Science Advances | 焦雨铃组与数学中心张磊组合作提出维持表达斑图稳态的跷跷板模型

形态建成（morphogenesis）首先需要关键基因和蛋白分布斑图（patterning）的建立。器官形态建成过程中经常需要维持相互拮抗的基因同时表达。相邻分布的基因之间经常存在相互抑制的拮抗作用，维持二者表达区域的互斥。二者又需要共同存在，不能由一方完全抑制对方。例如，植物叶片原基和花原基都划分为近轴面和远轴面，二者相互拮抗但同时稳定存在。

2022年6月8日北京大学生命科学学院/北大-清华生命科学联合中心/定量生物学中心/蛋白质与植物基因研究国家重点实验室焦雨铃课题组与国际数学中心/定量生物学中心张磊课题组在Science Advances合作发表了题为“Coactivation of antagonistic genes stabilizes polarity patterning during shoot organogenesis” (DOI:10.1126/sciadv.abn0368)的研究论文，提出了上游因子同时激活相互拮抗的下游基因能够维持发育斑图的稳态。

叶片原基和花原基均在靠近分生组织的近轴面表达 REVOLUTA (REV)，在与之互补的远轴面表达 KANADI1 (KAN1)。之前的研究早已发现二者互相拮抗，但却无法解释为何二者能够共存，其表达区域均不会被对方挤压而消失。

研究领域：综合单细胞转录组分析、活体成像、分子遗传学、数学建模等方法，研究植物干细胞重建和器官塑形（即形态建成），例如单细胞再生、叶片扁平化的建立。本实验室还开展合成基因组学研究，力图建立植物人工染色体技术。

代表性研究成果：

1. Xu, M., Du, Q., Tian, C., Wang, Y.* and Jiao, Y.* (2021) Stochastic gene expression drives mesophyll protoplast regeneration. Sci. Adv. 7: eabg8466.

2. Xiong, Y., Wu, B., Du, F., Guo, X., Tian, C., Hu, J., Lü, S., Long, M., Zhang, L.*, Wang, Y.* and Jiao, Y.* (2021) A crosstalk between auxin and brassinosteroid regulates leaf shape by modulating growth anisotropy. Mol. Plant 14: 949-962.

3. Zhao, F., Du, F., Oliveri, H., Zhou, L., Ali, O., Chen, W., Feng, S., Wang, Q., Lü, S., Long, M., Schneider, R., Sampathkumar, A., Godin, C., Traas, J.* and Jiao, Y.* (2020) Microtubule-mediated wall anisotropy contributes to leaf blade flattening. Curr. Biol. 30: 3972-3985. Highlighted with a Dispatch article in Curr. Biol. 30: R1268-R1270

4. Zhou, Y., Zhao, X., Li, Y., Xu, J., Bi, A., Kang, L., Chen, H., Wang, Y., Wang, Y., Liu, S., Jiao, C., Lu, H., Wang, J., Yin, C., Jiao, Y.* and Lu, F.* (2020) Convergence within divergence: insights of wheat adaptation from Triticum population sequencing. Nat. Genet. 52: 1412-1422.

5. Cao, X., Wang, J., Xiong, Y., Yang, H., Yang, M., Ye, P., Bencivenga, S., Sablowski, S. and Jiao, Y.* (2020) A self-activation loop maintains meristematic cell fate for branching. Curr. Biol. 30: 1893-1904.

6. Tian, C., Wang, Y., Yu, H., He, J., Shi, B., Du, Q., Provart, N. J., Meyerowitz, E. M., and Jiao, Y.* (2019) A gene-expression map of shoot domains reveals new regulatory mechanisms. Nat. Commun. 10: 141.

7. Shi, B., Guo, X., Wang, Y., Xiong, Y., Wang, J., Hayashi, K.-i., Lei, J., Zhang, L.* and Jiao, Y.* (2018) Feedback from lateral organs controls shoot apical meristem growth by modulating auxin transport. Dev. Cell 44: 204-216.

8. Guan, C., Wu, B., Yu, T., Wang, Q., Krogan, N. T., Liu, X. and Jiao, Y.* (2017) Spatial auxin signaling controls leaf flattening in Arabidopsis. Curr. Biol. 27: 2940-2950. Selected for F1000 Prime

9. Qi, J., Wu, B., Feng, S., Lü, S., Guan, C., Zhang, X., Qiu, D., Hu, Y., Zhou, Y., Li, C., Long, M.* and Jiao, Y.* (2017) Mechanical regulation of organ asymmetry in leaves. Nat. Plants 3: 724-733. Featured on the cover

10. Wang, J., Tian, C., Zhang, C., Shi, B., Cao, X., Zhang, T.-Q., Zhao, Z., Wang, J.-W. and Jiao, Y.* (2017) Cytokinin signaling activates WUSCHEL expression during axillary meristem initiation. Plant Cell 29: 1374-1387. Featured on the cover Highlighted with a Spotlight article in Trends Plant Sci 22: 815-817