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朱玉贤

朱玉贤, 男,1955年12月出生,浙江省杭州市富阳区人,植物生理学家,中科院院士,现任武汉大学高等研究院院长。主要从事植物分子生物学、基因调控、基因工程疫苗研究。兼任中国植物学会常务理事兼任植物分子生物学专业委员会主任,中国生物工程学会理事,北京生物化学与分子生物学会副理事长,《植物学报》、《遗传学报》副主编,《分子植物育种》执行主编,植物分子遗传国家重点实验室、农业基因组学国家重点实验室学术委员会委员,科技部863高技术计划生物与现代农业领域专家委员会委员,农业部国家转基因生物安全委员会委员。主持多项国家级重大科研项目,并著有全国通用教材《现代分子生物学》和《分子生物学实验技术》,译有《PCR传奇》和《细胞的起源》等。2013年当选发展中国家科学院院士。

1955年12月出生于浙江省富阳市。

1973年,毕业于浙江省富阳中学,正值文革,参军入伍。

1977年参加高考,考入浙江农业大学,1982年7月,毕业于浙江农业大学。

1989年12月在美国康奈尔大学植物科学系获得博士学位。并去华盛顿大学生物系攻读博士后。

1991年6月,回国后一直在北京大学生命科学学院工作,主要从事植物基因克隆和表达研究。

1994年,任北京大学生命科学学院教授。

2001年当选长江学者。

2011年12月,当选中国科学院院士。 [1]

2013年当选发展中国家科学院院士。

2014年4月4日,正式加盟武汉大学,受聘为武汉大学高等研究院院长。 [2]

陕西师范大学双聘院士 [3]

主要通过研究陆地棉花纤维发育早期的功能基因组、转录组学及雷蒙德氏棉、亚洲棉功能基因组,探索纤维突起、伸长的分子机制及调控规律。通过大规模转录组学分析法,获得大量纤维突起或伸长阶段特异性表达基因(重点是棉花转录因子基因家族成员以及激素受体基因),探索棉花基因功能鉴定的新方法。用RT-PCR等基因表达分析方法研究已克隆的基因在棉花发育过程中的器官、组织及发育时期等时空表达特性,推测这些基因在棉纤维发育过程中的作用。分离鉴定植物激素信号途径对棉纤维发育起重要调控作用编码关键转录因子的基因,阐明植物激素对纤维发育的关键作用。
  以雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)的基因组为参考序列,我们将目前NCBI数据库中存在的297239条陆地棉(Gossypium hirsutum)表达序列标签(EST)进行了重新组装和分析,得到了49125条单基因簇(UniGenes)。这些单基因簇的平均长度达到了1019碱基对,显著超过之前组装的804和791碱基对。其中,长度超过3千碱基对的单基因簇的数目从30条左右增加到1223条。我们的结果说明,雷蒙德氏棉基因组的参考序列对四倍体棉花转录组的组装起到非常大的推动作用。转录组分析分析显示,四倍体棉花里来自A和D亚基因组的基因在转录模式上有显著差异。在四倍体转录组中,29547个单基因簇可能来自于D亚基因组的贡献,而另外19578个单基因簇可能是A亚基因组转录出来的。最后,大规模数据分析得到的一些棉纤维发育关键基因在转录水平的差异可被RT-PCR实验证实。
  通过高通量测序方法获得了8.5G碱基对高质量、无污染的转录组测序数据,将约85%的测序数据贴回参考基因组序列上,共鉴定了超过15万个剪切结点,在10197个基因中发现了16437个可变剪切事件。结果显示,平均每四个棉花基因,就有一个存在可变剪切现象,说明可变剪切在棉花基因组中是一种广泛存在的现象。在这些可变剪切事件当中,“内含子保留”类型占最多的比例(40%),而“跳过外显子”类型是最少的。我们选取11个不同的真合生物进行横向比较,证实“内含子保留”类型在高等植物中所占的比例是最高的,但是在脊椎动物当中“跳过外显子”的比例最高,“内含子保留”反而最少。为了解释这巨大差异的来源,我们进一步对棉花发生“内含子保留”的基因进行分析,结果发现尽管转座因子的插入在棉花所有内含子中所占比例只有2.9%,但是在保留的内含子中比例竟高达43%,这暗示了转座因子的插入可能与内含子的选择性保留有关。大量的数据分析显示,插入到保留内含子中的转座因子并不是随机分布的,而是富集在3’剪切位点上游0-40个碱基的区段上,从而影响了该段序列的RNA二级结构的柔性并导致分支位点偏离最佳位置,在内含子剪切的过程中不能发挥正常的作用,最终导致内含子的保留。我们的结果暗示,转座因子插入所介导的分支位点的分布改变对于内含子保留类型的可变剪切有重要作用,该发现有助于解释植物和动物之间存在的内含子保留差异。
  实验室前期从Salk种子库中得到一个与乳腺癌同源基因的突变体row1-3,该突变体根部表型剧烈。其根部极其短小不能正常发育,成熟区细胞不能正常分化与伸长,QC及向地性完全丢失,同时其根尖不含淀粉粒,结构模糊不具有典型的根端分生组织结构,表明其也不能进行正常的分化。通过对其表型分析结合PCR与GFP定位技术,我们找到了ROW1基因缺失后可能造成以上剧烈表型的原因,即WOX5过量表达造成的。通过遗传学实验方法,对该突变体中的WOX5完全敲除或者部分敲除可以回复或者部分回复该突变的表型,在row-3/wox5-1双突变体中,其跟的伸长和向地性恢复,同时其根端分生组织可以正常风化产生含淀粉粒的小柱细胞。进而证明了ROW1是WOX5的负调控因子,通过抑制WOX5的表达来限定该基因只在QC细胞中表达。 [4]

1. 克隆得到与豌豆短日不衰老性状相连锁并赤霉素诱导表达的PPF-1基因。

将PPF1基因与报告基因GFP连接后用基因枪轰击法导入洋葱根尖表皮细胞后发现,绿色荧光标记大量集中在细胞膜上。永久性转化拟南芥后发现,绿色荧光标记集中于叶绿体膜上。把该基因连接到35S启动子后面并分别按正向或反向模式导入拟南芥基因组中发现,正向表达PPF1基因,能明显延缓转基因拟南芥的开花和生长发育进程,推迟其衰老。反向表达该基因,使拟南芥中原有的同源基因失活,则明显提早转基因植物的开花期,加速植株衰老。将PPF1基因连接到动物基因启动子下游并导入到本身无内钙电流的癌细胞系中,证实转化的细胞系拥有强大的内向钙电流,表明PPF1基因可能编码了是植物体内的钙离子通道蛋白。正在对不衰老细胞特异性表达的cDNA进行体内定位杂交和体外表达研究,揭示其光周期特性、表达调控规律以及与细胞衰老的关系。

2. 棉花纤维发育早期特异性表达基因的大规模分离与克隆。

以陆地棉徐州142和无长绒无短绒突变体(fuzless-lintless, fl)为实验材料,通过大规模分离、鉴定和研究棉花纤维伸长期相关基因,寻找用于遗传工程改良棉纤维的靶基因。选用开花后10天(10DPA, 10 days post anthesis)、棉花纤维伸长速度最快的陆地棉纤维与fl突变体胚珠作为起始材料,用PCR-Select cDNA Subtraction方法获得了纤维特异的cDNA减法库,分离到172个纤维特异或高表达的基因,为阐明棉花纤维发育的分子机制奠定了良好的基础。

3.牛结核杆菌多价核酸疫苗的研制与应用。

克隆了 MPT-64、Ag85B、ESAT-6、MPT-63和MPT-83等分泌蛋白的结构基因全序列,制备了大量无内毒素的重组表达载体pJW4303 DNA,筛选出了两组结核杆菌DNA三价苗组合,对模型动物鼠的保护效率达到100%,最好的组合减菌量达到BCG阳性对照组的80-100倍,是阴性对照组的3万倍左右。首次用选出的两组三价联苗进行了本动物牛的免疫和攻毒实验,剖解结果表明牛结核杆菌多价DNA疫苗对本动物牛的保护率达到75-80%,而阴性对照组保护效率为0,BCG阳性对照组的保护率为20%。

主编《现代分子生物学》,出版发行超过30万册,已成为我国高等学校生物学专业本科生分子生物学主要教材。由于在乙烯信号通路上下游长期而系统性的研究,世界植物科学著名的综述期刊“当代植物学观点”邀请他撰写论文,阐述他们对棉纤维这个特殊细胞的认知。该研究于2011年获国家自然科学二等奖。

已发表经同行评审的科研论文98篇,其中被SCI收录85篇(通讯作者或第一作者的SCI论文66篇),包括3篇植物科学国际最前沿刊物“植物细胞”,1篇美国科学院院报,1篇“分子与细胞蛋白质组学”,2篇“当代植物学观点”应邀综述论文,总影响因子超过300,篇均影响因子相当于世界植物科学排名10%的刊物。 主要文献

1. Gong W, Sun YP, Ma LG, Pan Y, Du YL, Wang DH, Yang JY, Hu LD, Liu XF, Dong CX, Ma L, Chen YH, Yang XY, Gao Y, Zhu DM, Tan XL, Mu JY, Zhang DB, Liu YL, Dinesh-Kumar SP, LI Y, Wang XP, Gu HY, Qu LJ, Bai SN, Lu YT, Li JY, Zhao JD, Zuo JR, Huang H, Deng XW, and Zhu YX. (2004) Genome-wide ORFeome cloning and analysis of Arabidopsis transcription factor genes. Plant Physiol. 135:773-782. [5]

2. Cai H, Tian X, Zhuang YH and Zhu YX. (2004) Combined DNA vaccines formulated in DDA enhance protective immunity against tuberculosis. DNA and Cell Biology. 23: 450-456.

3. Feng JX, Ji SJ and Zhu YX. (2004) Analysis of five differentially expressed gene families in fast elongating cotton fiber. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 36: 51-56.

4. Li J, Wang DY, Li Q, Xu YJ, Cui KM and Zhu YX. (2004) PPF1 inhibits programmed cell death in apical meristems of both G2 pea and transgenic Arabidopsis plants possibly by delaying cytosolic Ca2+ elevation. Cell Calcium. 35: 71-77.

5. Ji SJ, Lu YC, Feng JX, Wei G, Li J, Shi YH, Fu Q, Liu D, Luo JC and Zhu YX. (2003) Isolation and Analyses of Genes Preferentially Expressed During Early Cotton Fiber Development by Subtractive PCR and cDNA Array. Nucleic Acids Res. 31: 2534-2543.

6. Wang DY, Xu YJ, Li Q, Hao XM, Su YH, Sun FZ, Zhu YX. (2003) Transgenic expression of a putative calcium transporter affects the time of Arabidopsis flowering. The Plant Journal,33: 285-292.

7. Ji SJ, Lu YC, Li J, Wei G, Liang XJ, Zhu YX. (2002) A b-tubulin-like cDNA expressed specically in elongating cotton fibers induces longitudinal growth of fission yeast. Biochemical and Biophysical Research Communications. 296: 1245-1250.

8. Zhu YX, James M. Tepperman, Crag Fairchild and Peter H. Quail (2000) Phytochrome B binds with greater apparent affinity than phychrome A to the basic helix-loop-helix factor PIF 3 in a reaction requiring the PAS domin of PIF3. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:


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