第27期“整合生物學(xué)前沿論壇”：小小細(xì)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1樓報(bào)告廳舉行。應(yīng)生科院周菲副教授邀請(qǐng)，德國(guó)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(guó)利物浦大學(xué)劉魯寧教授3人圍繞細(xì)胞器生物學(xué)和生物學(xué)技術(shù)這一專題帶來(lái)了3場(chǎng)精彩的報(bào)告。
德國(guó)科學(xué)院院士、德國(guó)馬普分子植物生理所所長(zhǎng)Ralph Bock教授以“GUN: control of retrograde signaling”為題做了報(bào)告。據(jù)Bock教授介紹，這一報(bào)告內(nèi)容是他們課題組圍繞植物反向信號(hào)的調(diào)控機(jī)制長(zhǎng)達(dá)七年的研究工作的總結(jié)，該報(bào)告是全球“首秀”。Bock教授首先介紹質(zhì)體反向信號(hào)是細(xì)胞內(nèi)由葉綠體向細(xì)胞核發(fā)送的信號(hào)，可以協(xié)調(diào)細(xì)胞核與葉綠體編碼的基因表達(dá)，促進(jìn)葉綠體發(fā)育，參與調(diào)控植物多種生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。在質(zhì)體反向信號(hào)研究歷史中，GUN1曾被認(rèn)為是通過(guò)GUN1-ABI4途徑調(diào)控核基因的表達(dá)，但Bock課題組對(duì)GUN1參與質(zhì)體反向信號(hào)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(rèn)為gun1的調(diào)控是通過(guò)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(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)GUN1通過(guò)與HSP90，HSP70調(diào)控多種細(xì)胞核編碼的光合基因（PhANGs）的表達(dá)，該工作近期已被Nature plant雜志接收。
德國(guó)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(bào)告。Ruf博士首先對(duì)于植物葉綠體轉(zhuǎn)化體系的基本概念、獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹。植物葉綠體遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)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(jìn)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(guò)12年的努力，從外植體的選擇、表達(dá)調(diào)控元件的篩選、提高對(duì)篩選劑的敏感度3個(gè)方面進(jìn)行了綜合考量，開(kāi)發(fā)了一個(gè)高效的擬南芥葉綠體轉(zhuǎn)基因技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)基因槍轉(zhuǎn)化方法對(duì)來(lái)自于根的微愈傷組織進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，利用非綠色組織高效表達(dá)元件確保篩選標(biāo)記基因在愈傷組織中的表達(dá)量，結(jié)合CRISPR-Cas9技術(shù)敲除核編碼基因Acc2，增強(qiáng)植株對(duì)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(jìn)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(lái)其它物種質(zhì)體遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)流程的開(kāi)發(fā)。
英國(guó)利物浦大學(xué)整合生物學(xué)教授劉魯寧老師帶來(lái)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(lán)細(xì)菌、紫細(xì)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(xì)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(shí)，介紹了該課題組通過(guò)與世界多個(gè)課題組的合作，在生物工程改造、生物能源開(kāi)發(fā)以及農(nóng)作物基因改良提高產(chǎn)量上的進(jìn)展。
3位報(bào)告人帶來(lái)的這場(chǎng)學(xué)術(shù)盛宴，激起了在場(chǎng)師生的極大的興趣，就報(bào)告內(nèi)容與專家們進(jìn)行了深入的探討與交流。
整合生物學(xué)前沿論壇”旨在通過(guò)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(gè)交流共進(jìn)、尋求合作的有效平臺(tái)，滋養(yǎng)學(xué)術(shù)精神，弘揚(yáng)學(xué)術(shù)使命，營(yíng)造學(xué)術(shù)氛圍。
【報(bào)告人簡(jiǎn)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(jìn)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(guó)際聲譽(yù)和地位。2004年起擔(dān)任德國(guó)馬普分子植物生理所所長(zhǎng)。德國(guó)科學(xué)院院士(Leopoldina)，歐洲分子生物學(xué)組織（EMBO）永久會(huì)員，全球“Highly Cited Researcher”（高引用科學(xué)家），2017年獲得美國(guó)植物生物學(xué)家協(xié)會(huì)“馬丁吉布斯獎(jiǎng)”。SCI收錄論文發(fā)表超過(guò)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(jí)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(guó)馬普分子植物生理所資深科學(xué)家，葉綠體轉(zhuǎn)化組負(fù)責(zé)人。德國(guó)弗萊堡大學(xué)博士。在植物細(xì)胞器生物技術(shù)及細(xì)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(guó)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(lán)細(xì)菌、紫細(xì)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(xì)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(xì)菌細(xì)胞微室（bacterial microcompartments）的組裝和生物合成。通過(guò)了解蛋白質(zhì)復(fù)合物和生物膜的自組裝規(guī)律，深化對(duì)光合作用光能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化和生物能源的產(chǎn)生機(jī)理及其環(huán)境適應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，從而為生物工程改造、生物能源開(kāi)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(guó)際主流期刊發(fā)表42篇學(xué)術(shù)論文，影響因子總計(jì)180，總引用數(shù)超過(guò)1000次，Google i10-index達(dá)到22。研究成果多次被ScienceDaily、ScienceNewsline、Phy.org、Nano Magazine等知名媒體報(bào)道，受The Scientist雜志邀請(qǐng)專題訪問(wèn)。實(shí)驗(yàn)室共主持和參與23個(gè)英國(guó)和歐盟科研項(xiàng)目，各項(xiàng)研究基金總計(jì)超五百萬(wàn)英鎊。
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