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第27期“整合生物学前沿论坛”:小小细胞器,大大的世界
时间:2019-04-15

4月11日下午,我校生科院“整合生物学前沿论坛”在我校作物遗传改良国家重点实验室1楼报告厅举行。应生科院周菲副教授邀请,德国科学院院士Ralph Bock教授、马普分子植物生理所Stephanie Ruf博士和英国利物浦大学刘鲁宁教授3人围绕细胞器生物学和生物学技术这一专题带来了3场精彩的报告。

德国科学院院士、德国马普分子植物生理所所长Ralph Bock教授以“GUN: control of retrograde signaling”为题做了报告。据Bock教授介绍,这一报告内容是他们课题组围绕植物反向信号的调控机制长达七年的研究工作的总结,该报告是全球“首秀”。Bock教授首先介绍质体反向信号是细胞内由叶绿体向细胞核发送的信号,可以协调细胞核与叶绿体编码的基因表达,促进叶绿体发育,参与调控植物多种生长发育过程。在质体反向信号研究历史中,GUN1曾被认为是通过GUN1-ABI4途径调控核基因的表达,但Bock课题组对GUN1参与质体反向信号调控提出了新的模型,揭示GUN1在早期叶绿体生物发生中起着重要作用,其在发育阶段转变中的作用,认为gun1的调控是通过被蛋白质水解降解途径。该部分工作发表在2018年的plant physiology杂志。在该工作的基础上,他们进一步的研究发现GUN1通过与HSP90,HSP70调控多种细胞核编码的光合基因(PhANGs)的表达,该工作近期已被Nature plant杂志接收。

德国马普分子植物生理所Ruf博士做了题为“High-efficiency generation of fertile transplastomic Arabidopsis plants”的报告。Ruf博士首先对于植物叶绿体转化体系的基本概念、独特优势和研究现状进行了介绍。植物叶绿体遗传转化技术对于基础研究和应用研究都有着很大的便利。然而,在主要作物和模式植物中叶绿体转基因技术还很困难,目前大多数的植物物种都不能进行叶绿体转基因,因此该技术的应用大大受到了局限。Ruf博士和她的组培小组,经过12年的努力,从外植体的选择、表达调控元件的筛选、提高对筛选剂的敏感度3个方面进行了综合考量,开发了一个高效的拟南芥叶绿体转基因技术。该技术通过基因枪转化方法对来自于根的微愈伤组织进行遗传转化,利用非绿色组织高效表达元件确保筛选标记基因在愈伤组织中的表达量,结合CRISPR-Cas9技术敲除核编码基因Acc2,增强植株对于筛选药剂敏感性以用于分离转基因植株。该方法能够高频生产可育的叶绿体遗传转化植株,近期发表在nature plants杂志上。该工作标志着适用于质体基因组常规工程的植物生物学模式生物的产生,有利于促进拟南芥质体工程与核遗传学研究的结合,并且有助于未来其它物种质体遗传转化技术流程的开发。

英国利物浦大学整合生物学教授刘鲁宁老师带来了“Self-assembling Organelles in Bacteria: Understanding and Bioengineering”。刘老师介绍了该课题组以模式光合生物蓝细菌、紫细菌、红藻为研究材料,采用分子生物学、生物化学和生物物理方法从分子和亚细胞水平研究羧酶体的合成、结构和功能调节,以及组装和生物合成。同时,介绍了该课题组通过与世界多个课题组的合作,在生物工程改造、生物能源开发以及农作物基因改良提高产量上的进展。

3位报告人带来的这场学术盛宴,激起了在场师生的极大的兴趣,就报告内容与专家们进行了深入的探讨与交流。

整合生物学前沿论坛”旨在通过高质量的创新学术学科交流,为生物学不同领域的研究人员提供一个交流共进、寻求合作的有效平台,滋养学术精神,弘扬学术使命,营造学术氛围。

【报告人简介】

Ralph Bock教授,研究领域涵盖叶绿体生物学、RNA代谢、光合作用、进化学、生物技术和合成生物学、系统生物学,享有重要国际声誉和地位。2004年起担任德国马普分子植物生理所所长。德国科学院院士(Leopoldina),欧洲分子生物学组织(EMBO)永久会员,全球“Highly Cited Researcher”(高引用科学家),2017年获得美国植物生物学家协会“马丁吉布斯奖”。SCI收录论文发表超过200篇,包括Science, Nature, Nature Biotechnology, Nature Structural & Molecular Biology, PNAS, Current Biology, Plant Cell, Nature Plant等,多次受邀在Annual Review of Plant Science, Current Opinion in Biotechnology等顶级刊物上发表年度综述。并担任多种杂志编委,包括Plant Cell, Plant Biotechnology Journal, Molecular Plant, Annual Reviews of Plant Biology, Transgenic Research等。

Stephanie Ruf博士,德国马普分子植物生理所资深科学家,叶绿体转化组负责人。德国弗莱堡大学博士。在植物细胞器生物技术及细胞器遗传方面造诣深厚,成功创建了全世界首例番茄叶绿体转化系统和高效拟南芥叶绿体转化系统,在Nature Biotechnology,PNAS,Nature Plant,Methods in molecular biology等SCI杂志上发表论文40余篇。

刘鲁宁,英国利物浦大学整合生物学教授,课题组(www.luningliu.org)主要以模式光合生物蓝细菌、紫细菌、红藻为研究材料,采用分子生物学、生物化学和生物物理方法从分子和亚细胞水平研究光合生物膜的合成、结构和功能调节,以及细菌细胞微室(bacterial microcompartments)的组装和生物合成。通过了解蛋白质复合物和生物膜的自组装规律,深化对光合作用光能吸收、传递、转化和生物能源的产生机理及其环境适应机制的认识,从而为生物工程改造、生物能源开发以及农作物基因改良提高产量提供重要的科学理论依据。科研成果先后在Nano Letters、PNAS、Trends in Plant Science、Nanoscale、Plant Physiology、Molecular Plant、Molecular Microbiology、BBA-Bioenergetics、Journal of Biological Chemistry、Journal of Molecular Biology等国际主流期刊发表42篇学术论文,影响因子总计180,总引用数超过1000次,Google i10-index达到22。研究成果多次被ScienceDaily、ScienceNewsline、Phy.org、Nano Magazine等知名媒体报道,受The Scientist杂志邀请专题访问。实验室共主持和参与23个英国和欧盟科研项目,各项研究基金总计超五百万英镑。

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