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植物着丝粒含有大量重复序列，这些重复序列的组成和排布在着丝粒结构和功能中的作用是着丝粒研究领域的难点和热点，着丝粒也是基因组测序组装最难完成的染色体区域。近年来，人类、拟南芥、水稻等染色体着丝粒的组装，给麦类着丝粒的序列组成及功能研究带来希望。如何精细进行植物着丝粒的序列和功能解析是我们的长期研究目标。
心脏是哺乳动物在胚胎发育时期第一个发挥功能的器官，早期结构发育的异常和出生后脂质代谢的紊乱都会影响个体的正常生理活动。而脂质作为心肌细胞膜和细胞器膜的组成，在发育过程中，对于分布在膜上蛋白功能的正常行使至关重要。阐明出生前后心脏器官发生的分子和代谢基础，可以帮助我们更好地了解心脏是如何调节生命后期的代谢灵活性。心脏发育的全局转录组已被报道，甚至达到了单细胞的分辨率。相比之下，心脏器官发生的综合脂质...
高等开花植物70%左右是多倍体，多倍体在我们日常生活中非常普遍，人类的主要食物面包就是异源多倍体小麦的加工产品，我们经常吃的无籽西瓜、香蕉、草莓等也都是多倍体。
核糖体准确地识别起始密码子并起始翻译是决定生物体内蛋白质稳态的重要机制。前人的研究发现真核生物翻译前起始复合物（Preinitiation complex, PIC，包含核糖体小亚基和多种起始因子）通常从最靠近mRNA的5′帽的AUG起始翻译。如果在报告基因起始密码子AUG（annotated AUG，aAUG）的上游插入另一个AUG（upstream AUG，uAUG），则会降低aAUG处的翻译...
种子的出现使高等植物能够在多样的自然环境中得以广泛生存和分布。产生高活力的种子从而在环境条件合适时迅速萌发并发育产生健壮的幼苗是高等植物繁衍的关键，也是农业生产中种子品质的重要指标。然而，目前尚不清楚在种子形成时，其萌发和胚后发育的能力是如何产生的。
脊髓损伤是世界医学难题之一，迄今仍无临床可用的有效治疗手段。中国科学院遗传与发育生物学研究所戴建武团队20年来专注脊髓损伤修复研究，成功研发了神经再生胶原支架（NeuroRegen Scaffold）。经过8年、100余例患者的临床研究，表明神经再生胶原支架修复脊髓损伤安全有效。该产品实现了神经修复的医疗器械产品0到1的突破。为了更好地利用神经再生胶原支架产品提升脊髓再生修复效果，研究脊髓发育过程...
果实在人类膳食结构中占有重要地位，是维生素、类胡萝卜素、类黄酮等多种健康有益物质的重要来源。果实成熟是果实发育的重要阶段，同时也是果实营养品质和风味品质形成的关键时期。阐明果实成熟的调控机理对提升果实品质具有重要的指导意义。
扁平化是叶片的典型特征，也是植物高效光合的基础，其建立机制是发育生物学研究的难点。60多年前的经典显微切割实验发现，叶片扁平化依赖于茎尖分生组织产生的可移动信号，称为Sussex 信号。中国科学院遗传与发育生物学研究所焦雨铃研究组在之前的研究中发现茎尖的生长素极性运输介导了Sussex信号（Qi et al., 2014 PNAS），还发现叶片原基中生长素信号促进叶缘的建立和扁平化发育（Guan ...
种子休眠性是指种子在适合它生长的条件（温度、水分和氧气等）下仍不能萌发的现象，是多数高等植物所共有的适应性性状。作物驯化过程中由于更多考虑高产、优质、抗病虫及耐受逆境性状，同时保证在生产中种子具有一致的萌发特性，常常忽视了对种子适度休眠的保留，从而导致很多作物如水稻、小麦在生产上大面积遭遇严重的穗发芽问题，即种子成熟期遇潮湿气候在收获前出现穗上籽粒萌发的现象，造成了在收获的最后时刻面临近乎绝收的巨...
大豆（Glycine max）起源于中国，是我国乃至世界上重要的粮油饲兼用作物，为全球供应了一半以上的植物油和近四分之一的植物蛋白。目前，中国是世界上最大的大豆进口国，对外依赖性高，提升我国大豆产能已经成为保障我国粮食安全迫在眉睫的重大任务。减数分裂同源重组是最基础也是最重要的生物学过程之一，它不仅确保染色体间的精准分离，也能导致双亲遗传物质的交换。这种交换是遗传多样性的主要来源之一，造就了丰富的...
基于CRISPR系统开发出的引导编辑系统（Prime Editing, PE）能够在基因组的靶位点处实现精准的片段插入、删除及碱基的任意替换，在基因治疗、育种改良、基础研究等方面展现出了巨大的应用前景。中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究组前期在水稻、小麦中建立并优化了植物引导编辑系统，实现了任意碱基精准的替换、增添或删除。然而在应用过程中，研究组也发现该系统依然存在效率偏低、设计复杂等问题...
II型脂肪代谢障碍症是由BSCL2/seipin基因突变导致的，是所有脂肪代谢障碍症中最严重的一种类型，病人几乎失去所有的皮下脂肪组织。Seipin是一个内质网蛋白，在脂滴稳态和脂质储存的调控中发挥重要的作用。在seipin缺失的条件下，失调的脂滴生成会导致细胞中出现异常的超大尺寸脂滴。这种超大脂滴之前也被报道出现在磷脂酰胆碱（PC）缺乏的细胞中。除了细胞层面的脂滴缺陷，seipin缺失还会造成很...
肥胖是一种复杂的多因素导致的代谢性疾病。身体质量指数（BMI）通常用于衡量成人超重和肥胖。BMI≥ 25为超重，BMI≥ 30为肥胖。WHO数据显示，2016年，全球成年人中有39%超重，而13%为肥胖。2020年，全球约有3900万5岁以下儿童超重和肥胖。肥胖增加了心血管疾病、糖尿病和某些癌症的患病风险。全球每年至少280万人死于超重和肥胖所导致疾病。导致肥胖的因素很多，但归根结底，肥胖是脂质储...
尿崩症（diabetes insipidus, DI）是由于精氨酸加压素（arginine vasopressin，AVP）分泌不足或反应不敏感而导致的综合征，主要表现为烦渴、多尿、低渗尿。尿崩症根据病因分为中枢性尿崩症（central diabetes insipidus, CDI）和肾性尿崩症（nephrogenic）diabetes insipidus, NDI）两类。编码AVP的AVP-N...
玉米是我国播种面积最大、产量最高的作物，其用途广泛，除了作为饲料外，还有各种工业用途，并为人类提供优质的蛋白和淀粉。玉米雌雄同株异花，天然异交率高达95%以上，因此杂交种制种和专用玉米的生产需要严格隔离。常规的时间和空间隔离措施费时费力，难度大，如何利用科学的方式实现玉米无隔离生产，是迫切需要解决的生产难题。一般情况下，玉米自交和杂交都能够结实，但是自然界中存在少数玉米不接受其他玉米花粉的现象，称...