植物生理生化教研室
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涂礼莉
发布时间:2017-02-22

                             

基本信息


姓名: 涂礼莉 出生年月: 1978.9

性别: 硕/博导: 博导

民族: 开设课程: 生物化学

职称: 教授 研究方向: 棉花分子生物学

学位: 农学博士

 

联系方式
办公电话:87283955
电子邮件:
lilitu@mail.hzau.edu.cn

 

个人简介

涂礼莉 女,1997年考入华中农业大学植物科学技术学院作物遗传育种专业学习。2001-2007年在华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室进行硕博阶段学习和研究,方向为棉花分子生物学。毕业后留校任教并继续在作物遗传改良国家重点实验室进行棉花纤维发育机制方面的研究。
           

棉花是关系到国计民生的重要经济作物,常年种植面积5000-6000万亩,年产600万吨,产值1000多亿元。2018年我国棉花进口157.46万吨左右,同比增加约36.2%。生产上种植的棉花主要属于两个异源四倍体,即具有很好的生态适应性、丰产性好的陆地棉(95%面积)和只能在特定生态环境下种植、纤维品质优良的海岛棉(5%)。我国只有南疆阿克苏地区适合海岛棉种植,而大面积种植的是品质相对一般的陆地棉,纤维品质急待提升。由于目前劳动力成本增加,棉花生产机械化程度低,比较效益下降,致使种植面积不断下滑,棉花产业正处在严峻挑战期,因此培育优质品种是棉花育种应对新形势的重大需求,必须发掘棉花新基因新种质通过优质优价提高棉花生产效益。

棉花纤维是种子表皮分化的单细胞,其极端伸长,细胞长相对于细胞直径可达到3000倍,而且成熟棉花纤维的纤维素含量>90%。研究纤维发育基因调控网络, 有助于解析细胞分化命运决定、细胞膨胀伸长机制和纤维素沉积等重大基础理论问题。


5年来我的主要科研进展如下:

1. 以优质海岛棉为切入点,利用海岛棉优质基因改良了陆地棉品质,阐释了海岛棉优质纤维的分子机理。

为解决我国棉花纤维品质国际竞争力不强的问题,深入开展棉花纤维功能基因组研究,以品质优良的海岛棉为切入点,构建了海岛棉纤维的平衡化cDNA 文库,完成了文库测序,为NCBIEST数据贡献了第一套大批量测序的海岛棉序列,通过Microarray进行了纤维发育不同时期、海岛棉和陆地棉之间的基因差异表达分析,克隆了一批纤维高量表达基因。

找国内外研究机构索要RNAi和超表达转基因载体并进行改造使之适合棉花,摸索条件,构建了本实验室的功能基因组平台,并克隆了一系列纤维优势表达启动子,此平台的建立,使得我校棉花团队的功能基因组研究在国际棉花界形成了明显的竞争优势。

验证了GbPDF1GbTCPH2APSKGbEXPATR等基因功能,其中PSKGbEXPATR转基因棉花的纤维长度、细度和强度得到了显著提高。

同时发现次生壁加厚适当推后是海岛棉纤维品质优良的重要原因,合适的活性氧水平促进纤维伸长,柚皮素和二氢山柰酚是抑制纤维发育的主要类黄酮。


2. 初步建立了CaFeROSJA信号调控纤维发育的基因网络

基于以上功能基因组平台,逐个验证了一系列纤维发育相关基因的功能及调控机制后,探究这些基因之间的联系建立了调控纤维发育及品质的基因网络框架。

纤维是极端伸长的单细胞,在快速伸长期需要大量的离子作为营养及保持高膨压,通过离子组分析发现,在纤维高速伸长期PKMg 等大量元素的积累达到最高峰,而Ca的含量却是低谷,Ca K 信号互作促进纤维的伸长。响应Ca信号的第二信使 GhCaM7上调活性氧ROS促进纤维的早期伸长;而超表达小肽激素磺钠肽PSK上调ROS及改变K+的含量和膨压促进纤维变长变细。当抑制ROS清除基因GhAPX的表达,纤维伸长严重受阻,但其通过抗坏血酸(ASA)的积累影响ABA信号途径增加纤维对缺Fe 的耐受性。而这些信号又提前起始或推迟次生壁的合成导致纤维长度、强度和细度发生变化。GhTCP通过影响JA信号途径调控纤维发育,合适浓度的JA促进纤维伸长。

这个调控网络框架的建立显示纤维发育是一个多基因共同协作的结果,这也和纤维品质是数量性状相符,又长又细又强的棉纤维形成需要充足的膨压,初生壁足够的伸展性及次生壁合成的适当推后。在今后的研究中我将进一步细化网络,找出主要节点基因,为纤维品质改良育种提供理论指导。


3. 完成了海岛棉和陆地棉参考基因组测序,利用自然群体和海岛棉渐渗系重测序鉴定了优质相关QTL位点

实验室早期利用全基因组鸟枪法完成了海岛棉3-79基因组测序,在海岛棉基因组上鉴定了37个纤维素合酶基因(CesA),提出海岛棉纤维发育过程中“CesA基因家族的接力赛模型,发现AtDt亚基因组共同促进四倍体棉花纤维发育。近些年国内外实验室发表了多个海岛棉和陆地棉的基因组草图,但组装质量和完整性存在不足,为了得到精细的基因组序列,2018年我们又利用第三代测序技术、光学图谱技术和染色质高级结构捕获技术进行联合组装,得到高质量的海岛棉和陆地棉的参考基因组。并对以陆地棉为背景的海岛棉遗传导入系材料进行基因组分析,鉴定了13个控制纤维品质的遗传位点。同时,结合纤维发育的转录组数据,探究了这些遗传位点的表达调控机制。

 

科研项目

在研

1. 国家自然科学基金面上项目:细胞壁蛋白GbEXPATR结构解析及棉纤维细胞壁属性与纤维品质相关性探究(2017.1-2020.12),31671739,主持

2. 湖北省杰青,棉花纤维细胞分化起始机制解析(2018.1-2020.12),2018CFA034,主持

3. 转基因重大专项子课题,优质纤维转基因棉花新品种培育(2016.1-2020.12),2016ZX08005-003-004,主持

4. 重点研发项目子课题, GbTCP改良棉花纤维品质的机理研究(2016.7-2020.12),2016YFD0100505-05,主持

5. 国家自然科学基金重点项目:棉花优质纤维基因关联位点的高通量验证及基因调控网络构建(2019.01-2023.12),31830062,参加

已结题

1. 国家自然科学基金面上项目:海岛棉纤维伸长相关expansin基因的功能验证及启动子分析(2009.1-2011.12),30871560,主持

2. 国家自然科学基金面上项目:棉花纤维发育不同时期特异/优势启动子的克隆与验证(2011.1-2013.12),31071465,主持

3. 国家自然科学基金重点项目:钙信号及活性氧调控棉花纤维伸长及品质形成机理研究(2013.01—2017.1231230056,参加

4. 国家自然科学基金面上项目:类黄酮影响棉花纤维发育机理及棕色纤维色素形成探究 2015.1-2018.12),31471540,主持

5. 新教师基金: 海岛棉纤维发育早期特异启动子PGbPDF的克隆与分析(2009.1-2011.12)主持

6. 转基因专项子课题:转基因新技术新方法研究(2011.7-2014.12),2013ZX08010001-006,主持

7. 863:海岛棉优质基因标记开发及高产抗病分子标记及新品种培育(2012.1-2015.12),2012AA101108-3,参加

8. 武汉市晨光计划:海岛棉优质纤维基因的功能验证及在陆地棉中的应用(2011.7-2012.12)主持

 

发明专利及获奖情况

张献龙,林忠旭,朱龙付,涂礼莉,金双侠,郭小平,“棉花分子育种技术体系建立与应用”获2008年湖北省技术发明二等奖
            
张献龙,聂以春,朱龙付,林忠旭,郭小平,卢怀玉,杨国正,余宏章,涂礼莉,“强优势多抗杂交棉新品种“华杂棉H318”的选育与应用”获2012年湖北省科技进步一等奖
       

 张献龙,杨细燕,金双侠,孙玉强,吴家和,涂礼莉,朱龙付,聂以春,郭小平,林忠旭,“棉花体细胞离体遗传操作技术与控制理论”获2012年高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学二等奖
      

张献龙,聂以春,朱龙付,郭小平,卢怀玉,刘立清,林忠旭,涂礼莉,杨国正,金双侠,杨细燕,邹勇,余宏章,袁道军,“棉花种质创新及强优势杂交棉新品种选育与应用” 2013年国家科技进步二等奖
            
张献龙,朱龙付,涂礼莉等等,“从棉花组织中抽提RNA的方法”2006获国家发明专利。专利号:ZL200410060637.6
            
涂礼莉,李阳,张献龙,朱龙付,邓锋林,“两个棉花纤维伸长期优势表达的启动子及应用”专利授权号: ZL201010582387.8

张献龙,谭家福,涂礼莉,朱龙付,邓锋林,“利用棉花基因GbF3H改变花瓣颜色”,专利申请号:ZL201010582448.0
     

张献龙,邓锋林,涂礼莉,朱龙付,谭家福,“两个棉花纤维发育起始优势表达的强启动子及其应用”,专利授权号:ZL201010582335.0
  

张献龙,李阳,涂礼莉:袁道军:“棉花细胞壁伸展蛋白基因GbEXPATR 及应用”,专利授权号:ZL201410073300.2

 

张献龙,韩杰,谭家福,涂礼莉:“一种棉花Phytosulfokine前体基因GhPSKP及制备方法和应用”,专利授权号:ZL 201210260715.1
            

涂礼莉:胡海燕,谭家福,张献龙:“一种纤维伸长期优势表达的启动子及制备方法和应用”,专利授权号:ZL 201210288775.4

 

发表的论文及著作

2019

1. Maojun Wang#, Lili Tu#, Daojun Yuan#, De Zhu, Chao Shen, Jianying Li, Fuyan Liu, Liuling Pei, Pengcheng Wang, Guannan Zhao, Zhengxiu Ye, Hui Huang, Feilin Yan, Yizan Ma, Lin Zhang, Min Liu, Jiaqi You, Yicheng Yang, Zhenping Liu, Fan Huang, Baoqi Li, Ping Qiu, Qinghua Zhang, Longfu Zhu, Shuangxia Jin, Xiyan Yang, Ling Min, Guoliang Li, Ling-Ling Chen, Hongkun Zheng, Keith Lindsey*, Zhongxu Lin*, Joshua A. Udall* and Xianlong Zhang*. Reference genome sequences of two cultivated allotetraploid cottons, Gossypium hirsutum and Gossypium barbadense. Nat Genet. 2019 Feb;51(2):224-229

2018

2. Haiyan Hu, MaojunWang, Yuanhao Ding, Sitao Zhu, Guannan Zhao, Lili Tu*, Xianlong Zhang. Transcriptomic repertoires depict the initiation of lint and fuzz fibers in cotton (Gossypium hirsutum L.), Plant Biotechnol J, 2018, 16(5):1002-1012

3. Maojun Wang, Pengcheng Wang, Fan Liang, Zhengxiu Ye, Jianying Li, Chao Shen, Liuling Pei, Feng Wang, Jiang Hu, Lili Tu, Keith Lindsey, Daohua He *, Xianlong Zhang *. A global survey of alternative splicing in allopolyploid cotton: landscape, complexity and regulation, New Phytol, 2018, 217(1):163-178

4. Maojun Wang, Pengcheng Wang, Min Lin, Zhengxiu Ye, Guoliang Li, Lili Tu, Chao Shen, Jianying Li, Qingyong Yang, Xianlong Zhang. Evolutionary dynamics of 3D genome architecture following polyploidization in cotton, Nat Plants, 2018, 4(2):90-97

2017

5. Kai Guo, Lili Tu, Yonghui He, Jinwu Deng, Maojun Wang, Hui Huang, Zhonghua Li, Xianlong Zhang. Interaction between calcium and potassium modulates elongation rate in cotton fiber cells, J Exp Bot, 2017, 68(18):5161-5175

6. Maojun Wang, Lili Tu, Min Lin, Zhongxu Lin, Pengcheng Wang, Qingyong Yang, Zhengxiu Ye, Chao Shen, Jianying Li, Lin Zhang, Xiaolin Zhou, Xinhui Nie, Zhonghua Li, Kai Guo, Yizan Ma, Cong Huang, Shuangxia Jin, Longfu Zhu, Xiyan Yang, Ling Min, Daojun Yuan, Qinghua Zhang, Keith Lindsey, Xianlong Zhang. Asymmetric subgenome selection and cis-regulatory divergence during cotton domestication. Nat Genet, 2017, 49(4): 579-587

7. 胡海燕, 刘迪秋, 李允静, 李阳, 涂礼莉*, 一个棉花纤维伸长期优势表达启动子pGhFLA1 的克隆与鉴定, 作物学报, 2017, 43(6): 849-854

2016

8. Kai Guo, Lili Tu*, Pengcheng Wang, Xueqiong Du, Shue Ye, Ming Luo and Xianlong Zhang, 2016, Ascorbate alleviates Fe deficiency-induced stress in cotton (Gossypium hirsutum) by modulating ABA levels. 2016. Frontiers in Plant Science, doi: 10.3389/fpls.2016.01997

9. Kai Guo, Xueqiong Du, Lili Tu*, Wenxin Tang, Pengcheng Wang, Maojun Wang, Zhen Liu, Xianlong Zhang, 2016, Fibre elongation requires normal redox homeostasis modulated by cytosolic ascorbate peroxidase in cotton (Gossypium hirsutum). J Exp Bot, 67(11):3289-3301

10. Maojun Wang, Pengcheng Wang, Lili Tu , Sitao Zhu, Lin Zhang, Zhonghua Li, Qinghua Zhang, Daojun Yuan and Xianlong Zhang *, 2016, Multi-omics maps of cotton fibre reveal epigenetic basis for staged single-cell differentiation. Nucleic Acids Res, 44(9):4067-4079

11. Haiyan Hu, Xin He, Lili Tu , Longfu Zhu, Sitao Zhu, Zhonghe Ge, Xianlong Zhang *. GhJAZ2 negatively regulates cotton fiber initiation by interacting with the R2R3-MYB transcription factor GhMYB25-like. Plant J, 201688(6):921-935

12. Yang Li, Lili Tu*, Filomena A Pettolino, Shengmei Ji, Juan Hao, Daojun Yuan, Fenglin Deng, Jiafu Tan, Haiyan Hu, Qing Wang, Danny J. Llewellyn, Xianlong Zhang, 2016, GbEXPATR, a species-specific expansin, enhances cotton fibre elongation through cell wall restructuring. Plant Biotechnol J, 14(3): 951–963

2015

13. Yang Li, Lili Tu*, Zhengxiu Ye, Maojun Wang, Wenhui Gao, Xianlong Zhang, 2015, A cotton fiber-preferential promoter, PGbEXPA2, is regulated by GA and ABA in Arabidopsis. Plant Cell Rep, 34(9):1539-49

14. Maojun Wang, Daojun Yuan, Lili Tu , Wenhui Gao, Yonghui He, Haiyan Hu, Pengcheng Wang, Nian Liu, Keith Lindsey, Xianlong Zhang *. Long noncoding RNAs and their proposed functions in fibre development of cotton (Gossypium spp.). New Phytol, 2015, 207(4):1181-1197

15. Daojun Yuan, Zhonghui Tang, Maojun Wang, Wenhui Gao, Lili Tu , Xin Jin, Lingling Chen, Yonghui He, Lin Zhang, Longfu Zhu, Yang Li, Qiqi Liang, Zhongxu Lin, Xiyan Yang, Nian Liu, Shuangxia Jin, Yang Lei, Yuanhao Ding, Guoliang Li, Xiaoan Ruan, Yijun Ruan*, Xianlong Zhang *, 2015, The genome sequence of Sea-Island cotton (Gossypium barbadense) provides insights into the allopolyploidization and development of superior spinnable fibres. Sci Rep, 5: 17662, doi: 10.1038/srep17662

2014

16. 涂礼莉, 谭家福, 郭凯, 李中华, 张献龙*, 2014, 类黄酮代谢途径与棉花纤维发育, 中国科学(生命科学) Vol. 44 Issue (8): 758-765 (综述)

17. Nian Liu, Lili Tu, Wenxin Tang, Wenhui Gao, Keith Lindsey, Xianlong Zhang*, 2014, Small RNA and degradome profiling reveals a role for miRNAs and their targets in the developing fibers of Gossypium barbadense. The Plant J, 80(2):331-44, DOI: 10.1111/tpj.12636

18. Juan Hao, Sheng Chen, Lili Tu*, Haiyan Hu, Xianlong Zhang, 2014, GhH2A12, a replication-dependent histone H2A gene from Gossypium hirsutum, is negatively involved in development of cotton fiber cells. Plant Cell Reports 33: 1711-21

19. Wenxin Tang, Yonghui He, Lili Tu*, Maojun Wang, Yang Li, Yong-Ling Ruan, Xianlong Zhang. 2014, Down-regulating annexin gene GhAnn2 inhibits cotton fiber elongation and decreases Ca2+ influx at the cell apex. Plant Mol Biol, 85(6):613-25

20. Jie Han, Jiafu Tan, Lili Tu*, Xianlong Zhang, 2014, A peptide hormone gene, GhPSK promotes fiber elongation and contributes to longer and finer cotton fiber, Plant Biotechnol J, 12: 861-871

21. Wenxin Tang, Lili Tu*, Xiyan Yang, Jiafu Tan, Fenglin Deng, Juan Hao, Kai Guo, Keith Lindsey, Xianlong Zhang* , 2014 The calcium sensor GhCaM7 promotes cotton fiber elongation by modulating ROS production, New Phytologist, 202(2): 509-20

2013年及以前

22. Jiafu Tan, Maojun Wang, Lili Tu*, Yichun Nie, Yongjun Lin and Xianlong Zhang, 2013, The Flavonoid Pathway Regulates the Petal Colors of Cotton Flower. PLoS ONE 8(8): e72364. doi:10.1371/journal.pone.0072364

23. Jiafu Tan, Lili Tu, Fenglin Deng, Haiyan Hu, Yichun Nie, and Xianlong Zhang*, 2013, A Genetic and Metabolic Analysis Revealed that Cotton Fiber Cell Development Was Retarded by Flavonoid Naringenin, Plant Physiology, 162: 86-95

24. Juan Hao, Lili Tu, Haiyan Hu, Jiafu Tan, Fenglin Deng, Wenxin Tang, Yichun Nie and Xianlong Zhang*, 2012, GbTCP, a cotton TCP transcription factor, confers fibre elongation and root hair development by a complex regulating system. J Exp Bot, 63: 6267-6281

25. Fenglin Deng, Lili Tu, Jiafu Tan, Yang Li, Yichun Nie, Xianlong Zhang, 2012, GbPDF1 (Protodermal factor 1) is Involved in Cotton Fiber Initiation via the Core cis-Element HDZIP2ATATHB2. Plant Physiology, 158: 890–904

26. Jiafu Tan, Lili Tu*, Fenglin Deng, Rui Wu, Xianlong Zhang, 2012, Exogenous Jasmonic Acid Inhibited Cotton Fiber Elongation. The Journal of Plant Growth Regulation, 31: 599–605

27. Yuan Daojun, Lili Tu, and Zhang Xianlong*. Generation, Annotation and Analysis of First Large-Scale Expressed Sequence Tags from Developing Fiber of Gossypium barbadense L. PLoS ONE, 2011,6(7):e22758

28. M. Farooq Hussain Munis, Lili Tu, Fenglin Deng, Jiafu Tan, Li Xu, Shicheng Xu, Lu Long and Xianlong Zhang*, 2010, A thaumatin-like protein (PR-5) gene of cotton (Gossypium barbadence L.) involved in fiber secondary cell wall development enhances resistance against Verticillium dahliae and other stresses in transgenic tobacco,Biochemical and Biophysical Research Communications393: 38-44

29. Yunjing Li, Diqiu Liu, Lili Tu, Xianlong Zhang*, Li Wang, Longfu Zhu, Jiafu Tan, Fenglin Deng2010Suppression of GhAGP4 gene expression repressed the initiation and elongation of cotton fiberPlant Cell Reports, 29: 193-202

30. Diqiu Liu, Lili Tu, Yunjing Li, Li Wang, Longfu Zhu, Xianlong Zhang*, 2008, Genes encoding Fasciclin-Like Arabinogalactan proteins are specifically expressed during cotton fiber development, Plant Mol Biol Rep, 26: 98-113

31. Diqiu Liu, Lili Tu, Li Wang, Yunjing Li, Longfu Zhu, Xianlong Zhang*, Characterization and expression of plasma and tonoplast membrane aquaporins in elongating cotton fibers, Plant Cell Rep, 2008, 27: 1385–1394

32. Lili Tu, Xian-Long Zhang*, Shao-Guang Liang, Di-Qiu Liu, Long-Fu Zhu, Fan-Chang Zeng, Yi-Chun Nie, Xiao-Ping Guo, Feng-Lin Deng, Jia-Fu Tan, Li Xu, 2007, Genes expression analyses of sea-island cotton (Gossypium barbadense L.) during fiber development, Plant Cell Reports, 26: 1309-1320

33. Lili Tu, Xianlong Zhang*, Diqiu Liu, Shuangxia Jin, Jinglin Cao, Longfu Zhu, Fenglin Deng, Jiafu Tan, Cunbin Zhang, 2007, Suitable internal control genes for qRT-PCR normalization in cotton fiber development and somatic embryogenesis, Chinese Science Bulletin 52: 3110-3117

34. Diqiu Liu, Xianlong Zhang*, Lili Tu, Longfu Zhu, Xiaoping Guo, 2006, Isolation by suppression-subtractive hybridization of genes preferentially expressed during early and later fiber development stages in cotton, Molecular Biology, 40(5): 741-749

35. Zhu Long-Fu, Tu Li-Li , Zhen Fan-Chang, Liu Di-Qiu, Zhang Xian-Long*, 2005, An Improved Simple Protocol for Isolation of High Quality RNA from Gossypium spp. Suitable for cDNA Library Construction, 作物学报, 31(12)1657-1659

36. 涂礼莉,张献龙*等,2003,海岛棉NBS类型抗病基因类似物的起源、多样性及进化,遗传学报301071-1077

 

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