1. 个人简介:

黄继荣博士,教授,博士生导师。1985年毕业于浙江大学农业与生物技术学院(本科),并留校任教。1995年自费出国留学,2000年获日本东京大学农学博士学位。之后分别在日本东京大学分子细胞生物学研究所和美国北卡大学生物系做博士后研究。2004年回国工作,受聘于中科院上海植物生理生态研究所,2006年获上海市浦江人才计划” 和中科院百人计划择优资助,2009年获国家杰出青年科学基金资助。2017年受聘于上海师范大学生命与环境学院。兼任上海市植物生理与植物分子生物学学会理事长,中国植物生理与植物分子生物学学会常务理事,担任Frontiers in Plant Science与植物生理学报等杂志编委。

2. 主要研究方向:

光合作用,特别是已有25亿年历史的放氧光合作用的诞生彻底颠覆了地球生态环境,因而创造了生命进化的新轨迹。光合作用的奇妙之处在于其利用阳光、水和二氧化碳等最丰富并无处不在的资源合成所有生命都必需的有机物,这对当今社会可持续发展而言也具有极其深远的意义。

叶绿体是光合作用之家,起源于距今大约15亿年前的内共生事件,即单细胞的蓝藻被真核细胞吞噬后,经过漫长的共生过程,逐渐演变成为一个细胞器。为支撑光合作用,叶绿体也是氨基酸、脂肪酸、核苷酸、维生素、抗氧化剂、淀粉等各种重要化合物的代谢与贮藏中心。因此,叶绿体是默默无闻地守护着我们人类的营养与健康。

叶绿体被外被膜、内被膜和类囊体膜分别分隔成膜间腔、基质和类囊体腔,光反应与暗反应分别在类囊体和基质中进行。叶绿体保留了环状基因组,含有120个左右的基因,它们主要编码光合作用和叶绿体基因表达密切相关的蛋白质、rRNAtRNA。但叶绿体中的蛋白质超过2000种,绝大部分是由核基因编码、在细胞质中翻译后转运进入叶绿体。

叶绿体发育也是植物细胞重建光合作用的过程,是植物从异养生长转变为自养生长的重要标志。叶绿体一般从拟分生组织的前质体(proplastid)、子叶的亿质体(eoplast)或一些组织器官的黄化质体(etioplast)发育而来,受到细胞核和质体基因的协同表达调控。叶绿体基因转录由两类RNA聚合酶来执行。一类是核基因编码的单个亚基RNA聚合酶(NEP,主要负责管家基因的转录;另一类是叶绿体自身基因组编码的多亚基RNA聚合酶(PEP,主要转录光合作用相关基因。研究表明NEP启动PEP转录,但受到PEP转录产物tRNAGlu的反馈抑制。同时,叶绿体也会通过叶绿体至核的反向信号通路调控核基因的表达。目前,关于核与质体基因协同表达的分子机理了解非常少。

由于光合机构的核心亚基还是由叶绿体基因编码,因此叶绿体基因表达在叶绿体发育过程中起着十分关键的作用。除了原核基因的表达系统,叶绿体还进化出一些真核细胞的基因表达模式,例如内含子的剪接、RNA编辑等。因此,叶绿体基因表达调控要比原核细胞中的更复杂。叶绿体基因表达直接关系到光合机构的组装与运转,如表达异常会导致叶绿体发育受阻,呈现斑叶、逐渐转绿乃至幼苗或胚胎致死的表型。叶绿体基因表达还参与植物叶片发育、响应逆境胁迫等生物学过程,因此与作物产量、品质和抗性等重要农艺性状也是密切相关。

我们实验室将回绕叶绿体发育中的核与质体基因协同表达的关键科学问题,展开以下三个方向研究:

1)核与质体基因协同表达机理:一般认为核至叶绿体的正向信号通路调控叶绿体基因表达,而叶绿体至核的反向信号通路调控核基因的表达,但两者之间的使者是谁尚未定论。因此,我们将通过多种研究手段与策略鉴定这些使者的身份。

2)光系统IIPSII)复合体的动态平衡调控机制:PSII利用吸收的光能催化水裂解为质子和氧气,被认为是所有生命体中最剧烈的氧化还原反应。PSII寿命很短,需要不断的修复。PSII以单体(Monomer)、二聚体(Dimer)、超聚复合体(Supercomplex)和巨大复合体(Megacomplex)等形式存在,它们之间的动态平衡是光合作用及叶绿体发育与功能维持所必需的。实验室将鉴定调控PSII复合体之间动态平衡的重要因子。

3G-蛋白信号转导机理:G-蛋白是在真核细胞中高度保守的信号转导分子,参与多种信号转导途径。G-蛋白还调控苯丙烷类代谢途径,植物至少25%以上的光合产物储存于苯丙烷类化合物中,大量光合产物流入苯丙烷类代谢途径的分子机理迄今仍然是一个谜。我们的前期研究发现了G-蛋白调控叶绿体发育的遗传通路,以及G-蛋白与苯丙氨酸合成关键酶阿罗酸脱水酶(Arogenate dehydratase ADT)互作(未发表工作),因此阐明G-蛋白信号转导途径将为理清叶绿体发育与代谢流之间的复杂关系带来契机。

欢迎对上述研究内容感兴趣的学生和青年学者来实验室学习、研究与交流。

3. 5年主持的省部级以上科研项目:

1.克隆花青素代谢与调控的新基因以及它们的作用机理研究,国家自然科学基金面上项目,2014-2017

2. THF1调控光系统II不同复合体之间动态平衡的机理研究,国家自然科学基金面上项目,2016-2019

3.作物特殊营养品质的评价、形成机理与分子改良,重点基础研究发展计划(973计划)2013-2017

4.植物G-蛋白信号转导及其调控叶绿体发育的机理研究,国家杰出青年科学基金,2010-2013

5. THF1调控拟南芥非光化学淬灭的机理研究,国家自然科学基金面上项目2011-2013

4. 5年发表论文:

[1]Qingbo Chen, Cong Man, Danning Li, Huijuan Tan, Ye Xie and Jirong Huang* (2016) Arogenate Dehydratase Isoforms Differentially Regulate Anthocyanin Biosynthesis in Arabidopsis thaliana. Molecular Plant9:1609-1619.

[2]Ye Xie, Huijuan Tan, Zhaoxue Ma, Jirong Huang* (2016). DELLA Proteins Promote Anthocyanin Biosynthesis via Sequestering MYBL2 and JAZ Suppressors of the MYB/bHLH/WD40 Complex in Arabidopsis thaliana. Molecular Plant 9: 911-721.

[3]Wenjuan Wu, Sheng Liu, Hannes Ruwe, Delin Zhang, Joanna Melonek, Yajuan Zhu, Xupeng Hu, Sandra Gusewski, Ping Yin, Ian D. Small, Katharine A. Howell and Jirong Huang* (2016). SOT1, a pentatricopeptide repeat protein with a small MutS-related domain, is required for correct processing of plastid 23S-4.5S rRNA precursors in Arabidopsis thaliana. Plant Journal85: 607-621.

[4]Fenhong Hu, Ying Zhu, Wenjuan Wu, Ye Xie and Jirong Huang* (2015). Leaf Variegation of thylakoid formation1 is Suppressed by Mutations of Specific Sigma Factors in Arabidopsis. Plant Physiology 168: 1066-1075.

[5]Zhaoxue Ma, Xupeng Hu, Wenjuan Cai, Weihua Huang, Xin Zhou, Qian Luo, Hongquan Yang, Jiawei Wang and Jirong Huang* (2014). Arabidopsis miR171-Targeted Scarecrow-Like Proteins Bind to GT cis-Elements and Mediate Gibberellin-Regulated Chlorophyll Biosynthesis under Light Conditions. PLoS Genetics 10 (8): e1004519. doi:10.1371

[6]Yi Gan, Hong Li, Ye Xie, Wenjuan Wu, Maoyin Li, Xuemin Wang, Jirong Huang* (2014). THF1 mutations lead to increased basal and wound-induced levels of oxylipins that stimulate anthocyanin biosynthesis via COI1 signaling in Arabidopsis. Journal of Integrative Plant Biology DOI: 10.1111/jipb.12177

[7]Guangzhen Hu, Yiping Suo and Jirong Huang* (2013). A Crucial role of the RGS Domain in Trans-Golgi Network Export of AtRGS1 in the Protein Secretory Pathway. Molecular Plant 6: 1933-1944.

[8]Weihua Huang, Qingbo Chen, Ying Zhu, Fenghong Hu, Lingang Zhang, Zhaoxue Ma, Zuhua He and Jirong Huang* (2013). Arabidopsis Thylakoid Formation 1 Is a Critical Regulator for Dynamics of PSII-LHCII Complexes in Leaf Senescence and Excess Light. Molecular Plant, 6:1673-1691.

  


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