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1．藍藻（藍細胞）分子生物學(xué)：

以藍藻為對象，探索地球上最早的自養(yǎng)生物生命活動的分子機制。期待通過這些研究，進一步解析光合作用形成的機制，特別是高等植物光合系統(tǒng)起源機制。同時，理解高等植物細胞在起源過程中，基于內(nèi)共生的不同來源基于組織間的互做關(guān)系及其對高等植物細胞功能的影響。

2．植物細胞分化方向調(diào)控及其分子機理：

以維管組織細胞分化為對象，探索形成層休眠和活動及其向木質(zhì)部和韌皮部分化方向的決定機理。由于木質(zhì)部為細胞編程死亡的產(chǎn)物，了解編碼這一程序的基因及形成層細胞向木質(zhì)部細胞的分化何時達到不可逆階段，將有利于人們理解植物細胞編程死亡和木材形成調(diào)控機理的特點。因此本研究不僅具有重要的生物學(xué)理論意義，而且具有重要的應(yīng)用價值。

3．植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機理：

以擬南芥為模式系統(tǒng)，研究植物激素乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子步驟及其調(diào)控機制，以及植物生長發(fā)育和葉片衰老過程中多種植物激素之間的相互作用機理。同時，結(jié)合表觀遺傳學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)來探索植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的新途徑。研究方向包括：①乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及植物激素間相互作用的分子機制；②植物衰老的調(diào)控機理；③小RNA分子和RNA降解的機理研究；④植物激素的基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究。

4．植物細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)：

植物的生長發(fā)育及對逆境的響應(yīng)，涉及植物整體、細胞及分子水平的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。植物激素赤霉素和脫落酸及光都是植物發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子，它們之間的交互作用也參與植物對逆境的響應(yīng)過程。我們的研究重點是通過多種現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)研究這些因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的交互網(wǎng)絡(luò)在植物生長發(fā)育及對逆境的響應(yīng)過程中的分子機理。

5．植物器官形成的分子機制：

器官形成指一團未分化細胞形成特定的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能的過程，其分子機制是目前發(fā)育生物學(xué)研究的焦點之一。本方向以雄蕊的早期發(fā)育為對象，利用各種形態(tài)、生化、遺傳及分子生物學(xué)手段，試圖在分子水平上解析決定多細胞四維結(jié)構(gòu)形成的遺傳程序。

6．植物演化及演化-發(fā)育生物學(xué)：

植物變異/多樣性產(chǎn)生的原因、機制以及不同變異類型之間的系統(tǒng)演化關(guān)系是植物演化生物學(xué)研究的重點，演化-發(fā)育生物學(xué)（Evolutionary Developmental Biology, Evo-Devo）則更加關(guān)注演化過程中生物體的新性狀是如何通過基因的改變而發(fā)生的。本研究方向目前利用進化速率不同的基因/DNA片段的序列信息探討植物的系統(tǒng)發(fā)育和演化，同時關(guān)注植物演化過程中種子性狀形成的分子機制。