焦雨铃

北京大学生命科学学院教授

焦雨铃，男，博士、研究员、博士生导师。2001年，获北京大学理学学士；2003年，获耶鲁大学理学硕士；2006年，获耶鲁大学哲学博士；2006年-2010年，加州理工学院从事博士后研究；2010年中国科学院遗传与发育生物学研究所任研究员。焦雨铃博士2005年获国家优秀自费留学生奖；2006年获耶鲁大学John Spangler Nicholas杰出生物博士生奖；2010年入选中国科学院百人计划。2020年10月15日，荣获第十六届中国青年科技奖。2020年11月27日，焦雨铃团队及合作者提出解释叶片起源的“应力反馈学说”。

人物简介

焦雨铃，男，博士、研究员、博士生导师。2001年，北京大学学士；2003、2006年，耶鲁大学硕士、博士；2006年-2010年，加州理工学院从事博士后研究；2010年遗传与发育生物学研究所任研究员；2015年中国科学院大学教授。兼任中国细胞学会理事、植物器官发生分会会长、青年工作委员会副主任，国际拟南芥研究执委会理事、中国代表等。先后入选中科院“百人计划”（终期评估优秀）、中组部“万人计划”青年拔尖人才和领军人才、科技部“中青年科技创新领军人才”、英国皇家学会“牛顿高级学者”；获国家自然科学基金委员会“优秀青年基金”、“国家杰出青年基金”资助；先后担任973青年项目、国家重点研发计划项目首席科学家；并获中国青年科技奖、CSPB杰出青年科学家奖、中源协和生命医学奖等奖项。担任《植物学报》、《植物生理学报》、Plant Cell、in silico Plants及Journal of Plant Research编委，Quantitative Plant Biology和Frontiers in Plant Science – Plant Development & EvoDevo 副主编。研究方向是植物器官发生的系统生物学：

1. 叶片扁平化的建立机制：叶片是最基本的植物器官，通常是主要的光合作用场所。扁平宽大的形态有利于增大光合作用的面积，是常见的叶片特征。叶片的扁平化生长是伴随叶片发育过程逐渐形成的。本实验室的研究关注扁平化建立的调控机制，特别是植物激素生长素与生物力学在扁平化建立过程的作用。

2. 干细胞重建：叶片的基部（叶腋处）能够形成新的干细胞团和分生组织，称为侧生分生组织。侧生分生组织产生侧芽，使植物能够产生分枝。开花后侧生分生组织形成花序分枝。因此，侧生干细胞的活性是决定小麦等作物关键农艺性状穗数、穗粒数的重要因素。本实验室通过活体成像、转录谱分析、以及遗传分析研究侧生干细胞团重建的转录调控网络。

3. 植物人工染色体：合成生命是生命科学的新前沿。物理学家费曼说过：“What I cannot create, I do not understand”。在细菌、酵母中，科学家已经获得了完全人工合成的染色体，不仅深化了对基因组的认识，更为快速进化、重编程代谢通路提供了技术平台。在更为复杂的多细胞生物中，人工合成基因组尚未突破。本实验室与合作者力图在植物中建立基因组操作的技术体系，实现突破。

研究领域

本实验室的研究紧密结合下一代DNA测序、基因芯片、信息学和遗传学方法，运用系统生物学思想，研究植物发育和转录组调控。

1. 植物侧芽发生和株型研究：植物的株型在很大程度上取决于侧芽（axillary meristem, AM）的发生和生长。对于作物，株型进而影响产量。侧芽发生于从顶端分生组织（shoot apical meristem, SAM）分化出的叶子基部具有分化潜能的干细胞，能够形成新的顶端分生组织。本实验室通过遗传分析、转录谱分析、以及活体成像研究侧芽发生的机制和相关激素的作用。对于侧芽发生的研究也有助于对植物干细胞的维持和分化这一基本生物学问题的了解。

2. 细胞特异转录谱的绘制和研究：细胞是生物的基本单位，不同细胞的转录谱亦不尽相同。但是，单类的细胞通常难于分离，而研究单类细胞的转录谱就更加困难。本实验室发展了高通量分析单类细胞转录谱的技术，并以花发育过程为例研究各个细胞类群的时空转录谱。以大量细胞特异转录谱为基础，本实验室重建花发育过程的转录调控网络以发现未知基因和调控过程。

科研成果

发表论文

（1） Feedback from lateral organs controls shoot apical meristem growth by modulating auxin transport, Developmental Cell, 2018, 通讯作者

（2） AUXIN RESPONSE FACTOR3 regulates floral meristem determinacy by repressing cytokinin biosynthesis and signaling, Plant Cell, 2018, 第 9 作者

（3） Auxin and DORNRÖSCHEN joint force in the shoot apex., Science China Life sciences, 2018, 通讯作者

（4） Molecular mechanisms of leaf morphogenesis, Molecular Plant, 2018, 通讯作者

（5） Auxin and above-ground meristems., Journal of Experimental Botany, 2018, 通讯作者

（6） Axillary meristem initiation — a way to branch out., Current Opinion in Plant Biology, 2018, 通讯作者

（7） Mechanical regulation of organ asymmetry in leaves, Nature Plants, 2017, 通讯作者

（8） Transcriptome association identifies regulators of wheat spike architecture., Plant Physiology, 2017, 通讯作者

（9） Spatial auxin signaling controls leaf flattening in Arabidopsis., Current Biology, 2017, 通讯作者

（10） Single-cell transcriptome analysis reveals widespread monoallelic gene expression in individual rice mesophyll cells., Science Bulletin, 2017, 通讯作者

（11） Model for the role of auxin polar transport in patterning of the leaf adaxial-abaxial axis., Plant Journal, 2017, 第 6 作者

（12） Dynamic patterns of gene expression during leaf initiation., Journal of Genetics and Genomics, 2017, 通讯作者

（13） Cytokinin signaling activates WUSCHEL expression during axillary meristem initiation, Plant Cell, 2017, 通讯作者

（14） A two-step model for de novo activation of WUSCHEL during plant shoot regeneration, Plant Cell, 2017, 第 5 作者

（15） Transcriptome survey of the contribution of alternative splicing to proteome diversity in Arabidopsis thaliana., Molecular Plant, 2016, 通讯作者

（16） Two-step regulation of a meristematic cell population acting in shoot branching in Arabidopsis., PLoS Genetics, 2016, 通讯作者

（17） Meristem biology flourishes under Mt. Tai, Molecular Plant, 2016, 第 1 作者

（18） The molecular mechanism of ethylene-mediated root hair development induced by phosphate starvation, PLoS Genetics, 2016, 第 5 作者

（19） Trichome formation: Gibberellins on the move., Plant Physiology, 2016, 通讯作者

（20） Regulation of axillary meristem initiation by transcription factors and plant hormones., Frontiers in Plant Science, 2016, 通讯作者

（21） APETALA1 establishes determinate floral meristem through regulating cytokinins homeostasis in Arabidopsis., Plant Signaling and Behavior, 2015, 通讯作者

（22） A systems approach to understand shoot branching., Current Plant Biology, 2015, 通讯作者

（23） Cytokinin pathway mediates APETALA1 function in the establishment of determinate floral meristem in Arabidopsis., Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2014, 通讯作者

（24） The stem cell niche in leaf axils is established by auxin and cytokinin in Arabidopsis., Plant Cell, 2014, 通讯作者

（25） An organ boundary-enriched gene regulatory network uncovers regulatory hierarchies underlying axillary meristem initiation., Molecular Systems Biology, 2014, 通讯作者

（26） Auxin depletion from leaf primordia contributes to organ patterning., Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2014, 通讯作者

（27） Regulation of inflorescence architecture by cytokinins., Frontiers in Plant Science, 2014, 通讯作者

（28） AUXIN RESPONSE FACTOR 3 integrates the functions of AGAMOUS and APETALA2 in floral meristem determinacy., Plant Journal, 2014, 第 9 作者

（29） Suppression of photosynthetic gene expression in roots is required for sustained root growth under phosphate deficiency., Plant Physiology, 2014, 第 6 作者

（30） SKIP is a component of the spliceosome linking alternative splicing and the circadian clock in Arabidopsis., Plant Cell, 2012, 第 10 作者

（31） An AT-hook gene is required for palea formation and floral organ number control in rice., Developmental Biology, 2011, 第 10 作者

（32） Advances in plant cell type-specific genome-wide studies of gene expression., Frontiers in Biology, 2011, 通讯作者

（33） Cell-type specific analysis of translating RNAs in developing flowers reveals new levels of control., Molecular Systems Biology, 2010, 第 1 作者

（34） Arabidopsis regeneration from multiple tissues occurs via a root development pathway. , Developmental Cell, 2010, 第 2 作者

（35） A transcriptome atlas of rice cell types uncovers cellular, functional and developmental hierarchies. , Nature Genetics, 2009, 第 1 作者

（36） Transcriptome-wide analysis of uncapped mRNAs in Arabidopsis reveals regulation of mRNA degradation, Plant Cell, 2008, 通讯作者

（37） Light-regulated transcriptional networks in higher plants., Nature Reviews Genetics, 2007, 第 1 作者

（38） Global genome expression analysis of rice in response to drought and high-salinity stresses in shoot, flag leaf, and panicle., Plant Molecular Biology, 2007, 第 3 作者

（39） A genome-wide transcriptional activity survey of rice transposable element-related genes., Genome Biology, 2007, 第 1 作者

（40） Distinct reorganization of the genome transcription associates with organogenesis of somatic embryo, shoots, and roots in rice. , Plant Molecular Biology , 2007, 第 3 作者

（41） Conservation and divergence of light-regulated genome expression patterns during seedling development in rice and Arabidopsis. , Plant Cell, 2005, 第 1 作者

（42） A tiling microarray expression analysis of rice chromosome 4 suggests a chromosome-level regulation of transcription., Plant Cell, 2005, 第 1 作者

（43） A microarray analysis of the rice transcriptome and its comparison to Arabidopsis., Genome Research, 2005, 第 4 作者

（44） Organ-specific expression of Arabidopsis genome during development., Plant Physiology, 2005, 第 4 作者

（45） A genome-wide analysis of blue-light regulation of Arabidopsis transcription factor gene expression during seedling development., Plant Physiology, 2003, 第 1 作者

发表著作

（1） Insights on plant development using NGS technologies., Caister Academic, 2014-01, 第 2 作者

（2）聚焦基因, 人民教育出版社, 2018-01, 第 2 作者

科研活动

科研项目

（ 1 ） ****, 主持, 部委级, 2011-01--2013-12

（ 2 ）拟南芥花发育早期细胞水平转录谱的研究, 主持, 国家级, 2012-01--2015-12

（ 3 ）植物表观遗传调控及其在重要发育过程中的作用机制及结构基础研究, 主持, 国家级, 2012-01--2016-08

（ 4 ）小麦高效性状分子模块系统解析, 主持, 部委级, 2013-08--2018-07

（ 5 ）系统解析侧生分生组织形成的调控网络, 主持, 国家级, 2015-01--2019-12

（ 6 ）叶片发育极性建成的调控网络研究, 主持, 国家级, 2014-01--2018-08

（ 7 ）遗传学与生物信息学, 主持, 国家级, 2013-01--2015-12

（ 8 ）万人计划青年拔尖人才, 主持, 国家级, 2015-01--2017-12

（ 9 ）器官发育的遗传与生物力学调控, 主持, 国家级, 2019-01--2023-12

（ 10 ）生长素对叶片形态建成的调控机理, 主持, 国家级, 2018-10--2021-09

（ 11 ）侧生分生组织形成的细胞水平调控, 主持, 国家级, 2018-03--2021-02

（ 12 ）英国皇家学会牛顿高级学者，Cellular-level regulation of axillary meristem formation, 主持, 研究所（学校）, 2018-03--2021-02

（ 13 ）叶片三维形态的力学调控, 主持, 部委级, 2019-01--2023-12

（ 14 ）中青年科技创新领军人才, 主持, 国家级, 2018-01--2020-12

（ 15 ）植物人工染色体的设计与合成, 主持, 国家级, 2020-01--2024-12

（ 16 ）单细胞多维组学分析技术, 参与, 部委级, 2019-11--2024-12

人物荣誉

2018年8月3日，国家自然科学基金委员会公布2018年度国家杰出青年科学基金建议资助项目申请人名单，其中焦雨铃在2018年度国家杰出青年科学基金建议资助项目申请人名单内。

2020年10月15日，荣获第十六届中国青年科技奖。

最新成果

2020年11月27日，焦雨铃团队及合作者在线发表于《植物科学趋势》（Trends in Plant Science）的文章中首次提出了解释叶片起源的“应力反馈学说”。该学说提出早期登陆的植物原基为辐射对称，应力反馈使其沿着长轴生长，成为枝条。在进化过程中，原基中基因表达的差异性产生，导致原本辐射对称的原基呈现初步的扁平化，即两侧对称。两侧对称一旦产生，就被应力反馈放大，通过持续的扁平化生长形成宽大的叶片。随着地球环境的变迁和气孔等其它自身结构的出现，当扁平叶片有更好适应性时，被选择并保留，替代了原初仅有枝条的早期陆生植物。

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