第27期“整合生物學(xué)前沿論壇”：小小細胞器，大大的世界
4月11日下午，我校生科院“整合生物學(xué)前沿論壇”在我校作物遺傳改良國家重點實驗室1樓報告廳舉行。應(yīng)生科院周菲副教授邀請，德國科學(xué)院院士Ralph Bock教授、馬普分子植物生理所Stephanie Ruf博士和英國利物浦大學(xué)劉魯寧教授3人圍繞細胞器生物學(xué)和生物學(xué)技術(shù)這一專題帶來了3場精彩的報告。
德國科學(xué)院院士、德國馬普分子植物生理所所長Ralph Bock教授以“GUN: control of retrograde signaling”為題做了報告。據(jù)Bock教授介紹，這一報告內(nèi)容是他們課題組圍繞植物反向信號的調(diào)控機制長達七年的研究工作的總結(jié)，該報告是全球“首秀”。Bock教授首先介紹質(zhì)體反向信號是細胞內(nèi)由葉綠體向細胞核發(fā)送的信號，可以協(xié)調(diào)細胞核與葉綠體編碼的基因表達，促進葉綠體發(fā)育，參與調(diào)控植物多種生長發(fā)育過程。在質(zhì)體反向信號研究歷史中，GUN1曾被認為是通過GUN1-ABI4途徑調(diào)控核基因的表達，但Bock課題組對GUN1參與質(zhì)體反向信號調(diào)控提出了新的模型，揭示GUN1在早期葉綠體生物發(fā)生中起著重要作用，其在發(fā)育階段轉(zhuǎn)變中的作用，認為gun1的調(diào)控是通過被蛋白質(zhì)水解降解途徑。該部分工作發(fā)表在2018年的plant physiology雜志。在該工作的基礎(chǔ)上，他們進一步的研究發(fā)現(xiàn)GUN1通過與HSP90，HSP70調(diào)控多種細胞核編碼的光合基因（PhANGs）的表達，該工作近期已被Nature plant雜志接收。
德國馬普分子植物生理所Ruf博士做了題為“High-efficiency generation of fertile transplastomic Arabidopsis plants”的報告。Ruf博士首先對于植物葉綠體轉(zhuǎn)化體系的基本概念、獨特優(yōu)勢和研究現(xiàn)狀進行了介紹。植物葉綠體遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)對于基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都有著很大的便利。然而，在主要作物和模式植物中葉綠體轉(zhuǎn)基因技術(shù)還很困難，目前大多數(shù)的植物物種都不能進行葉綠體轉(zhuǎn)基因，因此該技術(shù)的應(yīng)用大大受到了局限。Ruf博士和她的組培小組，經(jīng)過12年的努力，從外植體的選擇、表達調(diào)控元件的篩選、提高對篩選劑的敏感度3個方面進行了綜合考量，開發(fā)了一個高效的擬南芥葉綠體轉(zhuǎn)基因技術(shù)。該技術(shù)通過基因槍轉(zhuǎn)化方法對來自于根的微愈傷組織進行遺傳轉(zhuǎn)化，利用非綠色組織高效表達元件確保篩選標(biāo)記基因在愈傷組織中的表達量，結(jié)合CRISPR-Cas9技術(shù)敲除核編碼基因Acc2，增強植株對于篩選藥劑敏感性以用于分離轉(zhuǎn)基因植株。該方法能夠高頻生產(chǎn)可育的葉綠體遺傳轉(zhuǎn)化植株，近期發(fā)表在nature plants雜志上。該工作標(biāo)志著適用于質(zhì)體基因組常規(guī)工程的植物生物學(xué)模式生物的產(chǎn)生，有利于促進擬南芥質(zhì)體工程與核遺傳學(xué)研究的結(jié)合，并且有助于未來其它物種質(zhì)體遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)流程的開發(fā)。
英國利物浦大學(xué)整合生物學(xué)教授劉魯寧老師帶來了“Self-assembling Organelles in Bacteria: Understanding and Bioengineering”。劉老師介紹了該課題組以模式光合生物藍細菌、紫細菌、紅藻為研究材料，采用分子生物學(xué)、生物化學(xué)和生物物理方法從分子和亞細胞水平研究羧酶體的合成、結(jié)構(gòu)和功能調(diào)節(jié)，以及組裝和生物合成。同時，介紹了該課題組通過與世界多個課題組的合作，在生物工程改造、生物能源開發(fā)以及農(nóng)作物基因改良提高產(chǎn)量上的進展。
3位報告人帶來的這場學(xué)術(shù)盛宴，激起了在場師生的極大的興趣，就報告內(nèi)容與專家們進行了深入的探討與交流。
整合生物學(xué)前沿論壇”旨在通過高質(zhì)量的創(chuàng)新學(xué)術(shù)學(xué)科交流，為生物學(xué)不同領(lǐng)域的研究人員提供一個交流共進、尋求合作的有效平臺，滋養(yǎng)學(xué)術(shù)精神，弘揚學(xué)術(shù)使命，營造學(xué)術(shù)氛圍。
【報告人簡介】
Ralph Bock教授，研究領(lǐng)域涵蓋葉綠體生物學(xué)、RNA代謝、光合作用、進化學(xué)、生物技術(shù)和合成生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)，享有重要國際聲譽和地位。2004年起擔(dān)任德國馬普分子植物生理所所長。德國科學(xué)院院士(Leopoldina)，歐洲分子生物學(xué)組織（EMBO）永久會員，全球“Highly Cited Researcher”（高引用科學(xué)家），2017年獲得美國植物生物學(xué)家協(xié)會“馬丁吉布斯獎”。SCI收錄論文發(fā)表超過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等頂級刊物上發(fā)表年度綜述。并擔(dān)任多種雜志編委，包括Plant Cell, Plant Biotechnology Journal, Molecular Plant, Annual Reviews of Plant Biology, Transgenic Research等。
Stephanie Ruf博士，德國馬普分子植物生理所資深科學(xué)家，葉綠體轉(zhuǎn)化組負責(zé)人。德國弗萊堡大學(xué)博士。在植物細胞器生物技術(shù)及細胞器遺傳方面造詣深厚，成功創(chuàng)建了全世界首例番茄葉綠體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和高效擬南芥葉綠體轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，在Nature Biotechnology，PNAS，Nature Plant，Methods in molecular biology等SCI雜志上發(fā)表論文40余篇。
劉魯寧，英國利物浦大學(xué)整合生物學(xué)教授，課題組（www.luningliu.org）主要以模式光合生物藍細菌、紫細菌、紅藻為研究材料，采用分子生物學(xué)、生物化學(xué)和生物物理方法從分子和亞細胞水平研究光合生物膜的合成、結(jié)構(gòu)和功能調(diào)節(jié)，以及細菌細胞微室（bacterial microcompartments）的組裝和生物合成。通過了解蛋白質(zhì)復(fù)合物和生物膜的自組裝規(guī)律，深化對光合作用光能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化和生物能源的產(chǎn)生機理及其環(huán)境適應(yīng)機制的認識，從而為生物工程改造、生物能源開發(fā)以及農(nóng)作物基因改良提高產(chǎn)量提供重要的科學(xué)理論依據(jù)。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等國際主流期刊發(fā)表42篇學(xué)術(shù)論文，影響因子總計180，總引用數(shù)超過1000次，Google i10-index達到22。研究成果多次被ScienceDaily、ScienceNewsline、Phy.org、Nano Magazine等知名媒體報道，受The Scientist雜志邀請專題訪問。實驗室共主持和參與23個英國和歐盟科研項目，各項研究基金總計超五百萬英鎊。
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