國立中興大學生物科技學研究所

職稱               助理教授

研究專長      植物細胞間溝通、植物生長發育、植物分子演化

Email           kuanjulu@dragon.nchu.edu.tw 

聯絡電話      (04)22840328 ext. 771

 

學歷

       2007 – 2012 博士 國立中興大學 生物科技所

       2004 – 2007 碩士 國立中央大學 生命科學所

       2000 – 2004 學士 國立中央大學 生命科學系

 

經歷       

        2020 – now 助理教授 國立中興大學 生物科技所

        2014 – 2020 博士後 荷蘭 Wageningen University and Research 生物化學研究所

        2016 – 2020 博士後 比利時 VIB 植物系統生物學中心

 

研究方向

        細胞間的溝通對於多細胞生物的生長發育、組織形成、對抗環境變化以及資源分配方面都是絕對重要的過程。植物細胞的細胞壁提空了植物物理性的力量，但同時也拉大了細胞間的距離，使得細胞間的溝通相對於動物細胞難度較高。在植物的演化中，植物從單細胞藻類演化成簡單構造的多細胞型態。接著，植物演化出了原生質絲，其中一個演化驅力可能是為了提高分工效率。在構造較複雜的藻類中，就已經可以發現原生質絲的存在 [1]。在植物登陸之後，幾乎所有的物種都擁有原生質絲，這也顯示了原生質絲對於陸地植物應該是不可或缺的。

        自1880年代，Eduard Tangl發現了原生質絲的存在後 [2]，植物學家就一直在思考原生質絲所扮演的角色，也一直在研究原生質絲的生合成以及它的組成。然而，即使在過去20年間，有許多的蛋白質被報導可以經由原生質絲移動，我們仍然對於這個移動的機制了解不多。因此，我計劃利用維管束植物阿拉伯芥、圓葉菸草來探查植物將蛋白質運送通過原生質絲的機制。

        目前，利用煙草鑲嵌病毒的移動蛋白（TMVMP）融合生物素接合酶（biotin ligase, TurboID）的方式，我們在嘗試探索可能參與在煙草鑲嵌病毒移動的蛋白質組（圖一）。我們可以明顯地看到，當在圓葉煙草表皮細胞表現帶有黃螢光蛋白（yellow fluorescence protein; YFP）的生物素酶（TurboID-YFP），我們會在細胞核及細胞植中看到黃色螢光的表現（圖一Ａ）。然而，當我們將煙草鑲嵌病毒接上TurboID-YFP後，可以看到黃色螢光會在細胞膜上匯聚成點狀（圖一Ｂ），再經由與已知可標定原生質絲PD的aniline blue staining共同染色後，我們確定TMVMP-TurboID-YFP可順利抵達原生質絲。經由生物素處理後，我們可以明顯地看到有許多蛋白質在控制組中被標記，然而TMVMP組別中，我們目前可以看到的是TMVMP-TurboID-YFP本身有被標記到（圖一Ｃ）。再經過調整與純化後，我們預期可以找到與TMVMP有互動的蛋白質群組。

        我們更近一步希望能夠了解蛋白質移動機制，在演化上是否是早期就出現的共同機制。因此，我們利用在演化上與維管束植物很早就區隔開的蘚苔類植物 – 地錢，來探究原生質絲的組成、通透性的調控以及蛋白質運輸機制的差異性。目前，我們可以利用aniline blue staining來標記地錢的原生質絲（圖二Ａ），並且將光轉換螢光蛋白轉殖入地錢中，誘導光轉換發生（圖二Ｂ）。我們將會利用此系統來探討地錢原生質絲通透的調控機制。

此外，近年來經由高效率的基因體定序研究發現，最接近陸生植物的姐妹群藻類 – Zygnematophyceae （接合藻綱），有著許多有趣的特徵，其中，缺少原生質絲是一個令人意想不到的現象。由於陸生植物與接合藻綱植物擁有共同的祖先，而陸生植物都有原生質絲。因此，我也計劃利用生物資訊研究法，來探究這兩群物種間基因體以及基因表達組之間的差異，以期能夠發現影響原生質絲生合成的決定性基因。目前，我們正與荷蘭Wageningen University and Research的團隊一同利用生物資訊的方式，尋找已知可座落在原生質絲上蛋白質的同源蛋白質，並且驗證這些蛋白質能否在維管束植物中抵達原生質絲。我們已經發現數個地錢的同源蛋白質，也同樣可以座落在菸草的原生質絲，顯示抵達原生質絲的機制，在蘚苔類與維管束植物的共同祖先中，就已經存在了。

期刊論文

Research articles:

Kuan-Ju Lu⁺, Nicole van ’t Wout Hofland⁺,Eliana Mor, Sumanth Mutte, Paul Abrahams, Hirotaka Kato, Klaas Vandepoele, Dolf Weijers^* and Bert De Rybel^* Evolution of vascular plants through redeployment of ancient developmental regulator. In printing, PNAS (2019), 117:733-740.

⁺Equal contribution

Kuan-Ju Lu, Bert De Rybel, Hilda van Mourik, Dolf Weijers* Regulation of intercellular TARGET OF MONOPTEROS 7 protein transport in the Arabidopsis root. Development (2018), 145: dev152892.

Lu, K. J., Huang, N. C., Liu, Y. S., Lu, C. A., and Yu, T. S.* Long-distance movement of Arabidopsis FLOWERING LOCUS T RNA participates in systemic floral regulation. RNA Biology (2012), 9: 653-662.

 

Review articles:

Kuan‐Ju Lu*, Florence R. Danila, Yueh Cho, Christine Faulkner. Peeking at a plant through the holes in the wall – exploring the roles of plasmodesmata. New Phytologist (2018), 218: 1310-1314

*corresponding author

ten Hove, C.A., Lu, K. J. and Weijers D.* Building a plant: cell fate specification in the early Arabidopsis embryo. Development (2014), 142: 420-430.

 

參考文獻

 

1.              Cook, M.E., et al., Comparative Ultrastructure of Plasmodesmata of Chara and Selected Bryophytes: Toward an Elucidation of the Evolutionary Origin of Plant Plasmodesmata. American Journal of Botany, 1997. 84(9): p. 1169-1178.

2.              h. and M. Gandoger, Ueber offene Communicationen zwischen den Zellen des Endosperms einiger Samen.(Band XII). 1880, JSTOR.