1. PNAS|一个玉米突变体的起死回生——解析玉米G蛋白对发育及免疫的双重调控机制

玉米不仅仅是我国和全球范围内重要的作物，也是遗传学和发育生物学研究的模式植物。玉米的综合产量提高依赖于株型的优化与抗病性的提高，而二者分别受发育与免疫信号的调控。因此，探索发育调控与免疫应答的平衡是玉米研究领域的重大课题。近期，中国农业科学院农业资源与农业区划所吴庆钰研究员、山东大学生命科学学院徐芳教授和美国冷泉港实验室David Jackson教授解析了玉米信号开关分子——G蛋白对发育及免疫信号的双重调控机制，为平衡发育及免疫应答，提高玉米综合产量提供了重要的理论依据。该研究发表于《美国科学院院刊(PNAS)》。 

玉米果穗的形态包括穗长、穗行数等直接影响籽粒数量及单位产量。尽管通常在田间成熟期对果穗形态及籽粒数进行评测，其形态在发育早期即已被幼穗上干细胞（花序分生组织）的程序化发育进程所决定。前期研究成果表明，G蛋白作为重要的信号开关分子，对植物的分生组织发育起着重要的调控作用，但其分子调控机制仍有待进一步解析。尤其是Gb亚基，由于在单子叶植物中敲除该基因出现致死表型，导致无法对其功能进行深入解析，成为研究难点。

该研究首先明确了Gb突变体致死是由自主免疫所导致。由于在模式植物拟南芥中敲除该基因没有致死表型，该研究结果说明在谷类作物中可能存在一条有别于模式植物的免疫路径。随后，通过遗传筛选，使玉米Gb突变体在特定遗传背景下存活，并获得了单氨基酸突变的独特的Gb变变体，突破了前期的研究瓶颈，展现其发育表型。尤为重要的是，通过关联分析，研究者发现该基因与玉米穗行数显著关联。该研究基于独特的遗传材料，综合运用分子遗传学、基因编辑及细胞生物学等手段，从全新的视角深入探索G蛋白对花序发育和自主免疫的调控机制，不但能够帮助理解植物G蛋白信号转导这个重要科学问题，也能为优化发育和免疫平衡，提高玉米及其它谷类作物综合产量提供理论指导。

2. Trends Plant Sci | 吴庆钰课题组发表“精调分生组织大小，满足世界粮食需求”的综述文章

       全球人口的不断增长导致对粮食的需求日益增长。为提高作物产量，在对作物的驯化和品种改良过程中，前人对果实大小和种子数量等重要产量性状进行了优化。尽管这些性状往往都是在收获时期被考查，但它们在分生组织发育早期就已被决定。因此，分生组织（植物干细胞）发育的调控机制研究具有重要的理论和实践意义，一直受到学术界的广泛关注，是生物学领域的研究热点之一。植物分生组织发育调控曾被美国自然科学基金委评为12个植物科学最前沿技术之一。我们是否能够“恰到好处”地调控植物分生组织来大幅提升作物产量？

近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所吴庆钰课题组发表综述文章，系统阐述了通过精准调控分生组织大小来提高作物产量的新策略，提出了该领域内尚未解决的科学问题，并展望了该领域未来的发展方向。该综述文章以“Fine-tuning shoot meristem size to feed the world”为题目发表在《Trends in Plant Science》上。

       该文首先总结了植物茎尖分生组织发育调控机制，着重阐述了经典信号通路CLV-WUS反馈路径调控分生组织大小的机理，并讨论了该领域最新的研究进展。例如CLV3小分子多肽的糖基化修饰如何影响其活性，WUS转录因子的移动对信号感知的作用，以及近年来发现的CIK家族受体蛋白如何参与到CLV-WUS这个信号通路。

       随后，该文指出简单地对CLV-WUS路径基因进行敲除通常会导致负面效应，只有恰到好处地调控分生组织发育基因才能提高作物产量。近期飞速发展的基因编辑技术和基因组学手段为精准调控分生组织发育提供了两大利器。尤其是对基因顺式调控区（CRE）的精细剖析能够让我们更加精准地调控分生组织大小和产量性状。

2023-2027 “耕地磷库的高效活化释放和循环利用调控”，中国农业科学院科技创新工程科学中心重点任务，子课题主持；

2022– 2025 “玉米G蛋白调控花序发育与自主免疫的机制研究”，国家自然科学基金面上项目（32171925），主持；

2022-2025 “hlEW2b调控玉米杂种优势形成的分子机制解析及应用”，国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目（U21A20210），骨干；

2022-2026 “水稻、小麦养分高效利用性状形成的分子调控网络”，国家重点研发计划（2021YFF1000400），子课题主持；

2021– 2025 中国农业科学院创新工程青年英才院级启动经费(G202114-5)，主持；

2019 – 2020 “作物农艺性状调控回路设计（2019ZX08010-004）”，国家科技重大专项——转基因生物新品种培育，骨干；

2019 – 2020 中国农业科学院创新工程青年英才所级启动经费（954-2），主持 ；

2017 – 2019 “番茄Ca2+/H+转运蛋白对钙离子分配与转运的调控机制及对生理失调的影响（31601822）”， 国家自然科学基金青年项目，主持。

2022– 2025 “玉米G蛋白调控花序发育与自主免疫的机制研究”，国家自然科学基金面上项目（32171925），主持；

2022-2025 “hlEW2b调控玉米杂种优势形成的分子机制解析及应用”，国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点支持项目（U21A20210），骨干；

2022-2026 “水稻、小麦养分高效利用性状形成的分子调控网络”，国家重点研发计划（2021YFF1000400），骨干；

2021– 2025 中国农业科学院创新工程青年英才院级启动经费(G202114-5)，主持；

2019 – 2020 “作物农艺性状调控回路设计（2019ZX08010-004）”，国家科技重大专项——转基因生物新品种培育，骨干；

2019 – 2020 中国农业科学院创新工程青年英才所级启动经费（954-2），主持 ；

2017 – 2019 “番茄Ca2+/H+转运蛋白对钙离子分配与转运的调控机制及对生理失调的影响（31601822）”， 国家自然科学基金青年项目，主持。

近5年代表性论文. (* Co-first authors; # Co-corresponding authors)：

2024

Zhou S, Zhou J, Pan Y, Wu Q#, Ping J#. 2024 Wearable electrochemical sensors for plant small-molecule detection. Trends in Plant Science 29: 219-231.

 Nie Y*, Wang H*, Zhang G*, Ding H*, …Wu Q#, Zhang Z#. 2024. The maizePLASTID TERMINAL OXIDASE(PTOX) locus controls the carotenoid content of kernels. Plant Journal doi.org/10.1111/tpj.16618

2023

Zhang G, Wu Q#. 2023 Crop yields: speed up delivery of promising genes. Nature 623: 32.

2022

 Xiao B*, Li P*, Wu Q#. 2022 Weak allele versus null allele: which one to select? Trends in Genetics 38(10):989-990

 Han B*, Tai Y*, Li S*, Shi J, Wu X, Kakeshpour T, Weng J, Cheng X, Park S, Wu Q#. Redefining the N-Terminal Regulatory Region of the Ca2+/H+ Antiporter CAX1 in Tomato. Frontiers in Plant Science 13:938839

Li S*, Meng S*, Weng J*, Wu Q#. 2022 Fine-tuning shoot meristem size to feed the world. Trends in Plant Science 27(4):355-363.

Xue Q*, Guo R*, Wen Y*, Wang L, Cheng X, Liu G#, Wu Q#. 2022 Development of a fluorescence-based DNAzyme biosensor to detect Pb2+ in tobacco leaf extracts for cleaner crop production. Journal of Cleaner Production 362:132544. 

Wu Q#, Schmidt W#, Aalen R#, Xu C#, Takahashi F#. 2022 Editorial: Peptide Signaling in Plants. Frontiers in Plant Science 13: 843918

Sprague S, Tamang T, Steiner T, Wu Q,……Park S. 2022 Redox-engineering enhances maize thermotolerance and grain yield in the field. Plant Biotechnology Journal 20(9): 1819-1832.

2021

Kakeshpour T, Tamang TM, Motolai G, Fleming ZW, Pakr J, Wu Q, Park S#. 2021 CGFS-type glutaredoxin mutations reduce tolerance to multiple abiotic stresses in tomato. Physiologia Plantarum 173(3):1263-1279.

Nie S*, Wang B*, Ding H*, Lin H*, Zhang L*, Li Q*…. Wu Q#, Xu F#, Zhang Z#. 2021 Genome assembly of the Chinese maize elite inbred line RP125 and its EMS mutant collection provide new resources for maize genetics research and crop improvement. Plant Journal 108(1): 40-54.

 Liu L, Gallagher J, Demesa Arevalo E, Chen R, Skopelitis T, Wu Q, Bartlett M, Jackson D. 2021 Enhancing grain-yield-related traits by CRISPR–Cas9 promoter editing of maize CLE genes. Nature Plants 7: 287-294.

薛琴琴，韩贝贝，吴雪晴，李沛，李莹莹，吴庆钰#. 2021 纳米材料在农作物领域的应用及展望. 生物技术进展 10(6): 655-660.

2020

 Wu Q*, Xu F*, Liu L, Char SN, Ding Y, Schmelz EA, Yang B, Jackson D. 2020 The maize heterotrimeric G-protein b subunit controls shoot meristem development and immune response. PNAS 117: 1799-1805.

 Huang S, Xin S, Xie G, Han J, Liu Z, Wang B, Zhang S, Wu Q, Cheng X. 2020 Mutagenesis reveals that the rice OsMPT3 gene is an important osmotic regulatory factor. The Crop Journal 8(3):465-479. 

Guo Z, Ruan W, Wu Q, Lyu Y, Yi K. 2020 Vacuolar phosphate transporters account for variation in phosphate accumulation in Astragalus sinicus cultivars. The Crop Journal 9(1): 227-237.

Kim S, Karre S, Wu Q, Park M, Meyers E, Claeys H, Wisser R, Jackson D, Balint-Kurti P. 2020 Multiple insertions of COIN, a novel maize Foldback transposable element, in the Conring gene cause a spontaneous progressive cell death phenotype. Plant Journal 104(3): 581-595

2019

Kang BC*, Wu Q*, Sprague S, Park S, White F, Bae S, Han J. 2019 Ectopic Overexpression of an ArabidopsisMonothiol Glutaredoxin AtGRXS17 Affects Floral Development and Improves Response to Heat Stress in Chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium Ramat.). Environmental and Experimental Botany 167:103864.
2018
 Wu Q*, Xu F*, Jackson D. 2018 All together now, a magical mystery tour of the maize shoot meristem. Current Opinion in Plant Biology 45:26-35 
Wu Q, Regan M, Furukawa H, Jackson D. 2018 Role of heterotrimeric Gaproteins in maize development and enhancement of agronomic traits. PLoS Genetics14(4): e1007374 
Wu Q, Jackson D. (2018) Detection of MAPK3/6 phosphorylation during hypersensitive response (HR)-associated programmed cell death in plants. Methods in Molecular Biology 1743: 153-161 
Je B, Xu F,Wu Q, Liu L, Meeley R, Jackson D. (2018) The CLAVATA receptor FASCIATED EAR2 responds to different CLE peptides by signaling through different downstream effectors. Elife 7:e35673 

工作经历

2019 – 至今中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，研究员，博导

2012 – 2018美国冷泉港实验室，博士后

教育经历

2008 – 2012  美国堪萨斯州立大学，博士

2005 – 2008  中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，硕士

2001 – 2005  东北农业大学生命科学学院，学士