[转载]世界知名的植物光形态建成专家林辰涛!

2010-06-01 16:59 · fuss

林辰涛教授是国际植物光受体及光信号传导研究领域的著名专家,是我国改革开放后海外留学人员中成绩卓著的青年科学家。

 

林辰涛教授是国际植物光受体及光信号传导研究领域的著名专家,是我国改革开放后海外留学人员中成绩卓著的青年科学家。他于1957 年10月出生在福建福州,1982 年毕业于华南热带作物学院农学系。1985年到1987年在美国依阿华州立大学(IOWA STATE UNIVERSITY)植物系攻读硕士学位研究生,1987 年起在美国密西根州立大学攻读博士学位研究生,于1992 年获得博士学位。1992 年到1996年在美国宾西法尼亚大学生物系从事博士后研究,师从世界著名植物分子生物学家Anthony R.教授。1996年起受聘于美国加尼福利亚
大学洛杉矶分校,在分子、细胞和发育生物学系任助理教授,2001年晋升为副教授,现在为加州大学终身教授。他多次受邀为“Science”、“Nature”、“Nature.genetics.”、“gene&development”,“PNAS”、“PlantCell”等多种世界著名学术杂志审稿。同时受邀评审美国自然科学基金(KFO)、以色列国家科学基金和以色列与美国双边农业研究和开发基金的申请项目。曾任美国农业部国家创新研究基金评审专家委员会委员,荣获美国依阿华州立大学学术优秀奖、美国国立卫生研究所国家研究服务奖、美国加
尼福利亚大学洛杉矶分校研究开发奖。
林辰涛教授近十年来,在植物光形态建成领域潜心研究,成果不断,成绩斐然。他在
蓝光受体研究方面的主要贡献在于:首次证实蓝光受体是一种黄素蛋白,进行了隐色素的分离、表达和蛋白特性的研究,首先发现蓝光受体在光周期调控中的关键作
用,并从遗传学角度证实了钙离子变化在光形态建成中的重要作用。近年来,林辰涛教授
领导的实验室又首先发现了蓝光受体磷酸化反应为光受体的原初光反应机制之一,为最
终了解蓝光受体的分子机制取得了突破性进展。
植物光形态建成的分子遗传学是当前国际植物学界研究的前沿。近来的研究已经证
实植物具有两种对蓝光光谱有专一敏感性的光受体,即:隐色素和趋光素。林教授及其同事们发现了拟南芥有两个隐色素基因。隐色素调控植物伸长生长及开花时间,而趋光素则调控植物一系列运动反应,包括趋光性、叶绿体运动及气孔开启。隐色素与趋光素也已被发现于其它植物,包括水稻、玉米、小麦、番茄等农作物中。因此,光敏色素、隐色素及趋光素构成了植物感受光信号的三大色素系统,它们对植物的光形态建成及生长发育起着重要的调控作用。令人感兴趣的是,继隐色素于植物中首先发现后,此类光受体被发现也广泛存在于动物,包括人类。类似于拟南芥,人体也有两个隐色素基因。同时,在林教授发现植物隐色素控制植物光周期之后,其它实验室也陆续发现了哺乳动物隐色素在动物生物钟中的重要功能。生物钟不仅是介于植物光受体与植物开花基因信号传导途径上的中介,它们也在人体健康的许多方面有着重要功能。
林辰涛教授的研究表明,拟南芥的CRY1是一个75(KD)的黄素蛋白,控制蓝光对幼
苗的发育调控。CRY1 以化学整比数量非共价结合到黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)上,
FADH的光吸收性质为由CRY1所介导反应在可见光谱的蓝光区表现出特别敏感作出了
合理的解释。CRY1 虽然和微生物DNA 的光解酶在序列上有同源性,但是作为植物光信
号受体,CRY1不具光解酶活性。林教授将CRY1转入烟草,转基因烟草在蓝光、绿光和紫
外光下分别表现出短的下胚轴,而在黑暗条件和远红光条件下,其表型却和野生型没有区
别。这个表型特征与过量表达CRY1 基因在遗传上是共分离独立遗传。所以转基因烟草
的短下胚轴表型是由于转入光受体基因的过量表达对蓝光、绿光和紫外光超敏感所导致。
这些研究结果和在拟南芥隐色素光受体所介导的较宽光谱的表现是一致的。林教授的研
究结果进而指出,不同植物中的CRY1 信号传导机制是保守的,同时光受体的的细胞浓度
决定着光信号反应的强度。继CRY1在植物细胞生长方面的研究之后,林辰涛教授的实
验室又于1998 年发表了另一隐色素CRY2在光周期调控中的重要功能。他们克隆了拟
南芥的第二个隐色素基因CRY2,并成功分离测定了cry2 突变体。林教授的研究表明
CRY2是光周期基因FHA的等位基因,而CRY2则是细胞核蛋白。从隐色素突变体cry2’
及光敏色素突变体phyB光谱特异性的遗传及生物学分析指出,这两类光受体的功能具有
拮抗作用。而他们对光周期的调控则是通过对生物钟影响及对开花基因的转录调节达成
的。
隐花色素和光敏色素在植物上都是主要感受光的受体,而且通常也调控着相似的光
形态建成反应,但是两者在基本功能上的相互作用仍然不清楚。为此,林辰涛教授和他的
实验室,又成功克隆研究了另一光信号传导途径的重要基因SUB1。拟南芥sub1突变体
丧失了其对蓝光和远红光敏感性的特点。他们发现SUB1的功能是作为隐色素信号传导
途径中的一个组分和光敏色素信号传导途径的调控子,SUB1基因编码一个钙结合蛋白,
SUB1蛋白能够抑制在光下才能积累的转录因子HY5的功能。
林辰涛教授近年来在世界著名学术刊物发表了科学论文20余篇,其中有6篇在Science,1篇在Nature上;4篇在PNAS上。他在隐色素及光信导传导方面的工作具有首创
性及广泛意义,代表了当今国际学术前沿。
为此,《科技日报》、《厦门晚报》和《华人之声》先后都报道了他的科研成绩。美国国家
公共广播电台对他的科研成就也作了专题报道,还特地邀请他做了有关他所取得研究成就的内容讲解节目。他还应邀在海内外十余家大学和科学研究机
构及大型学术研讨会上做学术演讲。目前,林教授领导的实验室正在使用一系列新技术包括生物信息学及功能基因组学方法对隐色素及光敏色素的信号传导进行研究,以求解
答光受体发出的信号如何诱发植物作出反应的内在机制。
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