左建儒 研究员,博士生导师。
1984年7月毕业于西南师范大学生物系,获学士学位。1988年7月获中科院遗传所硕士学位。1994年12月获美国迈阿密大学博士学位,1995年进入美国洛克菲勒大学进行博士后研究。2000年入选中国科学院“百人计划”,并在结题验收中获得优秀。2001年国家杰出青年科学基金获得者。2002年入选国家自然科学基金委员会“优秀创新团队”。中国遗传学会常务理事、植物遗传与基因组学专业委员会主任。《遗传学报》与《遗传》副主编,《科学通报》特邀编委,Molecular Plant, Physiologia Plantarum, Plant Signaling & Behavior, Biology of Cell, J Integrative Plant Biology,《生物化学与生物物理进展》等刊物编委 。北京大学、山东农业大学、兰州大学和江苏大学兼职或客座教授。
我们实验室的主要研究方向是细胞分裂素信号转导、植物细胞程序性死亡以及植物功能基因组学。
1.细胞分裂素的信号转导 细胞分裂素在植物生长和发育过程中通过调节细胞分裂和细胞分化起着非常重要的作用。细胞分裂素信号转导是由一个双元组分系统(two-component system)介导的。在模式植物拟南芥中,细胞分裂素信号通路的主要组分包括细胞分裂素受体(AHK2, 3, 4; AHK4又名CRE1或WOL)、磷酸转运蛋白(AHP)以及下游的反应调节因子(ARR)等(郑丙莲等,2003;邓岩等,2006)。对PGA22的研究发现该基因编码细胞分裂素从头合成的第一个限速酶IPT,是细胞分裂素生物合成的关键基因(Sun et al., 2003)。在此基础上,我们筛选了相关突变体的抑制子突变,并对其中的soi33突变体进行了系统研究,发现SOI33是一个细胞分裂素的转运蛋白(Sun et al., 2005)。我们对光和细胞分裂素信号转导途径互作反应的分子机理进行了探索,发现细胞分裂素参与了生物节律的调节,而生物节律调控器的主要元件也参与了细胞分裂素信号转导的调控 (Zheng et al., 2006)。我们系统研究了细胞分裂素信号转导的下游反应调节因子 type-A ARR基因家族,发现type-A ARR蛋白的稳定性受细胞分裂素和泛素介导的蛋白降解途径的调控 (Ren et al., 2009)。通过深入解析CKI1和AHPs在调控细胞分裂素信号通路以及雌配子发育中的功能,证明了CKI1与细胞分裂素受体作用于AHPs上游,独立调控细胞分裂素信号转导,并证明了细胞分裂素信号通路对植物生长发育是必需的(Deng et al., 2010)。
细胞分裂素调控植物生长发育的机理知之甚少,特别在重要粮食作物水稻中几乎为空白。我们将利用拟南芥、水稻相关的突变体材料,系统探索、解析细胞分裂素信号通路调控植物生长发育的分子与生化机理。我们近期关注的主要问题是细胞分裂素受体活性调控的分子机理、下游组分ARR的功能以及细胞分裂素调控水稻根系发育的分子机理。
2.植物细胞的程序性死亡 细胞的程序性死亡(PCD)在有机体的正常生长发育和防御性反应中起着很重要的作用。对植物细胞PCD的分子和生化机理了解甚少。我们通过正向遗传学方法,分离鉴定了系列拟南芥PCD突变体并进行了系统的研究。其中,SPC1基因通过光氧化途经调控细胞凋亡 (Dong et al., 2007)。鞘磷脂和神经酰胺是调控细胞分裂、细胞分化以及细胞凋亡的重要二级信使分子。我们发现FBR11基因编码鞘磷脂和神经酰胺生物合成途经的第一个限速酶SPT的一个亚基,该基因的突变导致抗凋亡表型、雄配子发育过程的自发凋亡 (Shi et al., 2007; Teng et al., 2008) 。而高度保守的eIF5A基因的突变fbr12导致抗凋亡表型与严重的生长发育缺陷 (Feng et al., 2007) 。PAR2基因编码一个与一氧化氮(nitric oxide, NO)代谢相关的酶,其突变导致体内活性氮(Reactive Nitrogen Species; RNS)水平显著上升,从而诱导细胞凋亡相关的表型与生长发育缺陷 (Chen et al., 2009)。我们将利用拟南芥和水稻为模式系统,通过对FBR12和PAR2等基因的功能的深入解析,探索植物细胞凋亡的分子调控机理与生化机理。
3.植物功能基因组学 作为双子叶与单子叶植物的代表,拟南芥和水稻的全基因组测序工作已经分别完成。在后基因组学时代,诠释这些基因的功能即功能基因组学研究将成为该领域的主流。筛选功能缺失性突变是研究基因功能最有力的工具之一。我们利用XVE化学诱导表达系统(Zuo et al., 2000),构建了拟南芥条件性功能获得和缺失性突变体库,并用于功能基因组学研究。目前,我们已获得了超过五万个独立的突变株系(张健等,2005),其中一万二千余个突变体已经对国内非盈利性科研机构释放完毕。我们同时利用模式植物功能基因组学的相关知识 (Mu et al., 2008; Wang et al., 2009), 对油菜等农物的重要农艺性状进行分子改良。
实验室成员: 张 健,高级实验师 杨晓辉,高级实验师 牟金叶,助理研究员 梁 岩,助理研究员
博士研究生: 任勃、谭河林、谢庆军、关春梅、赵文明、郑华坤、陈梦竹、胡济梁、白鲛腾
硕博连读研究生: 陈庆国、滕冲、冯健、洪苏蕾、王春、李彦莎、詹妮、陈立超、杨晓璐
客座研究生:孙勇
毕业研究生: 孙姝兰(博士,2004)、纪振动(硕士,2004)、张素芝(博士,2005)、孙加强(博士,2005)、安丰英(博士,2005)、郑丙莲(博士,2006)、师丽华(博士,2006)、冯海忠(博士,2006)、陈瑞强 (博士、2007)、李超(博士,2008)、王兴春(博士,2008)、董海丽(博士,2008)、邓岩(博士,2009)、薛丽(博士, 2010)
欢迎有志于植物分子遗传学研究的青年学子报考研究生。请参阅我们实验室对研究生的具体要求( Notes to Graduate Students)。
回国后发表的主要论文:
1. Deng, Y.*, Dong, H.*, Mu, J., Ren, B., Zheng, B., Ji, Z., Yang, W.-C., Liang, Y., Zuo, J. (2010) Arabidopsis histidine kinase CKI1 acts upstream of HISTIDINE PHOSPHOTRANSFER PROTEINS to regulate female gametophyte development and vegetative growth. Plant Cell. DOI: 10.1105/tpc.108.065128. (* These authors contributed equally)
3. Chen, R., Sun, S., Wang, C., Li, Y., Liang, Y., An, F., Li, C., Dong, H., Yang, X., Zhang, J., and Zuo, J. (2009) The Arabidopsis PARAQUAT RESISTANT2 gene encodes an S-nitrosoglutathione reductase that is a key regulator of cell death. Cell Res. 19: 1377-1387.
4. Ren, B., Liang, Y., Deng, Y., Chen, Q., Zhang, J., Yang, X., and Zuo, J. (2009) Genome-wide comparative analysis of type-A Arabidopsis response regulator genes by overexpression studies reveals their diverse roles and regulatory mechanisms in cytokinin signaling. Cell Res. 19: 1178-1190.
5. Wang, X.*, Niu, Q-W.*, Teng, C., Li, C., Mu, J., Chua, N.-H., and Zuo, J. (2009) Overexpression of PGA37/MYB118 and MYB115 promotes vegetative-to-embryonic transition in Arabidopsis. Cell Res. 19: 224-235. (* These authors contributed equally)
6. Mu, J., Tan, H., Zheng, Q., Fu, F., Liang, Y., Zhang, J., Yang, X., Wang, T., Chong, K., Wang, X., and Zuo, J. (2008) LEAFY COTYLEDON1 is a key regulator of fatty acid biosynthesis in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 148: 1042-1054.
7. Teng, C.*, Dong, H.*, Shi, L.*, Deng, Y., Mu, J., Zhang, J., Yang, X., and Zuo, J. (2008) Serine palmitoyltransferase, a key enzyme for de novo synthesis of sphingolipids, is essential for male gametophyte development in Arabidopsis. Plant Physiol. 146: 1322-1332. (* These authors contributed equally)
8. Shi, L.*, Bielawski, J.*, Mu, J.*, Dong, H., Teng, C., Zhang, J., Yang, X., Tomishige, N., Hanada, K., Hannun, Y.A., and Zuo, J. (2007). Involvement of sphingoid bases in mediating reactive oxygen intermediate production and programmed cell death in Arabidopsis. Cell Res. 17: 1030-1040. (* These authors contributed equally)
9. Feng, H., Chen, Q., Feng, J., Zhang, J, Yang, X., and Zuo, J (2007) Functional characterization of the Arabidopsis eukaryotic translation initiation factor 5A-2 (eIF-5A-2) that plays a crucial role in plant growth and development by regulating cell division, cell growth and cell death. Plant Physiol. 144: 1531-1545.
10. Dong, H.*, Deng, Y.*, Mu, J., Lu, Q., Wang, Y., Xu, Y., Chu, C., Chong, K., Lu, C., and Zuo, J. (2007) The Arabidopsis Spontaneous Cell Death1 gene, encoding a z-carotene desaturase essential for carotenoid biosynthesis, is involved in chloroplast development, photoprotection and retrograde signaling. Cell Res. 17: 458-470. (* These authors contributed equally)
11. Feng, H.*, An, F.*, Zhang, S., Ji, J., Ling, H., and Zuo, J. (2006) Light-regulated, tissue-specific, and cell differentiation-specific expression of the Arabidopsis Fe(III)-chelate reductase gene AtFRO6. Plant Physiol. 140: 1345-1354. (* These authors contributed equally)
12. Zheng, B.*, Deng, Y.*, Mu, J., Ji, Z., Xiang, T., Niu, Q.-W., Chua, N.-H., Zuo, J. (2006) Cytokinin affects circadian-clock oscillation in a phytochrome B- and Arabidopsis Response Regulator4-dependent manner. Physiol. Plant. 127: 277–292. (* These authors contributed equally)
13. Zuo, J., Hare, P.D., and Chua, N.H. (2006) Applications of chemical-inducible expression systems in functional genomics and biotechnology. In “Methods in Molecular Biology-Arabidopsis Protocols”, eds. Salinas, J., and Sanchez-Serrano, J.J., pp 329-342. Humana Press, NJ.
14. Sun, J., Hirose, N., Wang, X., Wen, P., Xue, L., Sakakibara, H., and Zuo, J. (2005) The Arabidopsis SOI33/AtENT8 gene encodes a putative equilibrative nucleoside transporter that is involved in cytokinin transport in planta. J Integrat Plant Biol. 47: 588-603.
15. Sun, J.*, Niu, Q.-W.*, Tarkowski, P., Zheng, B., Tarkowska, D., Sandberg, G., Chua, N.-H., and Zuo, J. (2003) The Arabidopsis AtIPT8/PGA22 gene encodes an isopentenyl transferase that is involved in de novo cytokinin biosynthesis. Plant Physiol. 131:167-176. (* These authors contributed equally)
回国前发表的主要论文:
22.Zuo, J., Niu, Q., Nishizawa, N, Wu, Y., Kost, B., and Chua, N.-H. (2000). KORRIGAN1, an Arabidopsis 1,4-b-glucanase localizes to the cell plate by polarized targeting and is essential for cytokinesis. Plant Cell 12: 1137-1152.
27.Tatzelt, J., Zuo, J., Voellmy, R., Scott, M., Hartl, U., Prusiner, S.B., and Welch, W.J. (1995) Scrapie prions selectively modify the stress response in nuroblastoma cells. Proc Natl Acad Sci USA. 92: 2944-2948.
28.Hedge, R. F., Zuo, J., Voellmy, R., and Welch, W.J. (1995) Short circuiting stress protein expression via a tyrosine kinase inhibitor, herbimycin A. J Cell Physiol. 165: 186-200.
29.Xia, W., Guo, Y., Vilaboa, N., Zuo, J., and Voellmy, R. (1998) Transcriptional activation of heat shock factor HSF1 probed by phosphopeptide analysis of factor 32P-labeled in vivo. J Biol Chem. 273: 8749-8755.
30.Ananthan, J., Baler, R., Morrissey, D., Zuo, J., Lan, Y., Weir, M., and Voellmy, R. (1993) Synergistic activation of transcription is mediated by the N-terminal domain of Drosophila fushi tarazu homeoprotein and can occur without DNA binding by the protein. Mol Cell Biol. 13: 1599-1609.
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