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北京大学生命科学学院

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个人简介科研领域代表性论文个人介绍:在从1978年进入安徽农学院读书以后的30多年时间中,白书农主要进行植物生物学方面的学习和研究。

因为各种原因,接触和程度不同地探索过不同的植物发育现象。 在硕士研究生期间主要探讨过水稻杂种优势机理问题;博士研究生期间主要探讨过光周期对水稻雄蕊发育影响问题;在博士后期间主要探讨过植物无融合生殖和拟南芥EMF基因功能问题;在北大工作期间比较系统地研究过黄瓜单性花的发育机制、雄蕊早期发育过程调控的分子机制、染色质修饰对植物发育事件的影响等。 这些经历使得他在1993年提出了“植物发育单位”的概念;2013年提出了“有性生殖周期”的概念和“植物发育程序”的概念。

在对植物发育现象研究和思考的过程中,他还对生命的本质、教育的本质和本科生命科学教育的培养目标等问题进行过长期的思考。 教育经历:1991-1994,博士后,植物发育,美国加州大学伯克利分校1987-1990,理学博士,植物生理,中国科学院植物研究所1983-1986,理学硕士,植物生理,武汉大学1978-1982,理学学士,农学,安徽农学院工作经历:1998-至今,教授,北京大学生命科学院1997-1998,合作研究,美国伯克利加州大学1996-1998,研究员,中科院植物所1994-1996,副研究员,中科院植物所1991-1994,博士后研究生,美国伯克利加州大学1990-1994,助理研究员,中科院植物所执教课程:植物发育生物学(研),讲课,北京大学,秋季学期植物形态建成(本),讲课,北京大学,秋季学期生命的逻辑(本),讲课,北京大学,暑假学期  自从1983年选择当时在教科书仅寥寥数页的植物发育领域开始研究生学习以来,一直好奇植物发育的主体是什么?为什么不同的植物器官会顺序发生?为什么植物迟早要开花?带着这些疑问,在美国加州大学伯克利分校ReneeSung实验室做博士后参加embryonicflower突变体分析课题时,让我于1993年形成了“植物发育单位(PDU)”的概念(白书农,1999;BaiandXu,2013)。

之后在北京大学承担黄瓜单性花研究任务的过程中,让我于2011年形成了“有性生殖周期(SRC)”的概念(BaiandXu,2013;Bai,2015a);在对雄蕊早期发育过程的调控机制研究过程中,让我于2013年形成了“植物发育程序(PDP)”的概念(白书农,2015b)。 这三个概念终于可以在2015年被整合在一起,为这些30多年前的问题提供一个基本自洽的回答,即“植物形态建成一二三”。

目前的版本是:一个起点,即SRC;两条主线,即结构构建(以轴叶生长为多细胞结构构建的基本形式,即“新模块生长”)和决定多细胞结构形态特征改变的动力(最终是两个:光合自养和胁迫响应);三个完成PDP双环中主环的递进步骤(1,光合自养驱动光合面积增加以利光合但远离SRC;2.光合面积增加伴随内外胁迫增加;3.内外胁迫增加迫使光合面积减小并最终使多细胞结构回归单细胞层面上的SRC)。 通过这个“植物形态建成一二三”,植物生活周期得以完成,植物发育单位(PDU)得以建立,各个PDU组合成为人类肉眼可见的“植株”——一个由无数植物发育单位构成的聚合体。   有关PDU、SRC和PDP三个概念的形成源自各种研究工作。

在这些工作中,比较系统的有两个。

一个是植物性别分化问题,另一个是雄蕊早期形态建成调控机制问题。

  植物性别分化问题的探索源自北京大学曹宗巽先生早年植物激素影响黄瓜单性花发育的研究。 从1933年以来,人们一直认为植物单性花的形成就是植物性别分化过程。 我们从1998年开始到2010年从各个角度12年的工作表明,黄瓜单性花的形成不是一个性别分化的过程,而是一个促进异交的机制。 之后基于文献调研与同行讨论,在2013年提出性别分化是指向异型配子形成的分岔点(BaiandXu,2013),到2015年进一步意识到,性别分化是多细胞生物中保障异型配子形成的体细胞分化;植物性别分化因为其存在两个多细胞结构而出现两种性别分化,即在苔藓和蕨类中的真性别分化——精子器和颈卵器的分化,及种子植物中的假性别分化,即因为配子体发育严重压缩而无法出现精子器和颈卵器,从而借用异型孢子分化作为为指向异型配子分化的分岔点——如被子植物中雄蕊和胚珠的分化。 这方面的工作已经在2015年告一段落。

  雄蕊早期形态建成的调控机制研究从1998年决定从对雄蕊早期发育过程进行分子描述入手,到2013年基本建成水稻雄蕊早期发育过程的表达谱平台,发现过去被注释为器官特征决定基因的OsMADS58可以结合大量光合基因并抑制其表达,影响叶绿体发育和细胞氧化还原状态(Chenetal,2015),并最终影响生殖细胞的分化。 以此为核心,结合这期间实验室的各种发现,我们对雄蕊形态建成的调控机制提出了“双向诱导”假说。 今后实验室的工作将以此为中心举行。

参考文献  白书农,(1999),现象,对现象的解释和植物发育单位,李承森主编,『植物科学进展』(第二卷),52-69页,高等教育出版社,北京。   BaiSN,XuZH(2013)Unisexualcucumberflowers,,Ed.:InternationalReviewofCellandMolecularBiology,Vol304,:AcademicPress  BaiSN(2015a)Theco:11  白书农(2015b)植物发育程序:基于有性生殖周期的“双环”。 中国科学.45(9):811-819  ChenR,ShenLP,WangDH,WangFG,ZengHY,ChenZS,PengYB,LinYN,TangX,DengMH,YaoN,LuoJC,XuZH,BaiSN(2015)Ageneexpressionprofilingofearlyricestamen:1069-1089BaiSN,GeH,QianH(2018)StructureforEnergyCycle::/s11427-018-9362-yBaiSN(2017)ReconsiderationofMorphologicalTraits:FromAStr:345doi:/白书农(2016)量体裁新衣:从植物发育单位到植物发育程序。

新生物学年鉴2015,73-116,科学出版社,北京白书农(2015)植物的“胚”.植物学报50(5):538白书农(2015)植物发育程序:基于有性生殖周期的“双环”.中国科学.45(9):811-819Bai,(2015)Theco::/白书农(2013)花是器官吗?高校生物学教学研究(电子版)3(1):51-56Bai,(2013).,e23936Bai,,(2013).Unisexualcucumberflowers,,Ed.:InternationalReviewofCellandMolecularBiology,Vol304,:AcademicPressBai,,(2012).Bird-nestpuzzle:canthestudyofunisexualflowerssuchascucumbersolvetheproblemofplantsexdeterminationProtoplasma249Suppl2:,,Li,F.,Li,X.,Liu,,Rao,,Luo,,Wang,,Xu,,(2010).Whyisethyleneinvolvedins:1052-6白书农,谭克辉(2001)植物光周期现象中叶片信息对茎端的形态建成事件有专一性吗?——对光敏水稻研究的回顾与反思,科学通报46(9):788-792白书农,(1999),现象,对现象的解释和植物发育单位,李承森主编,『植物科学进展』(第二卷),52-69页,高等教育出版社,北京。 白书农,谭克辉,唐锡华(1992)水稻光温反应及湖北光周期敏感雄性不育水稻研究,植物生理学通讯,28(1):64-66白书农,肖翊华,1989,杂种优势机理研究的一些看法,杂交水稻,1989(1):44-47。

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