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实验室简介

 

    中国科学院植物生理生态研究所光合作用与环境生物学开放实验室是2008年通过将光合作用研究室与环境生物学研究室合并建立。光合作用实验室是殷宏章先生在1956年建立的我国第一个光合作用研究实验室;先后有殷宏章院士、施教耐院士、沈允钢院士在该室开展研究工作,在光合作用诸多研究领域中做出卓越贡献。原环境生物学实验室集中于逆境生物学及空间生物学研究。

    六十多年来,该室发表论文近千篇,出版专著 5部,获国家自然科学奖二等奖1项,中国科学院自然科学或科学进步奖二等奖7项,三等奖7项,上海市科学进步奖二等奖、三等奖各1项。沈允钢、施教耐教授分别于1998年、2000年获何梁何利科学与技术进步奖。 目前承担的科研任务有来自科技部的863与973项目、国家自然科学基金项目、中国科学院创新项目以及空间生命科学研究项目、比尔-梅琳达盖茨基金会项目等。

    实验室现有固定人员 21余人,其中中国科学院院士1人、研究员8人、副研究员2人。硕士和博士研究生、博士后七十余人。现任实验室主任为朱新广研究员,副主任为米华玲研究员、蔡伟明研究员。

    实验室定位为光合作用及环境生物学基础及应用基础研究,系统研究光合作用机构构成、生物物理及生物化学过程、分子调控机理、进化途径及其优化改造方案、空间生物学等方向,从而为我国粮食、能源安全提供理论支持。

实验室研究方向包括以下三个主要方面:

(1)光合光反应与碳代谢调控机理:研究C3光合反应光反应相关大分子复合体的结构、功能、组装及调控;光反应类囊体膜氧化还原信号对光合器官的调控;光抑制的分子机理;光合天线大小调控的分子机理; NAD(P)H脱氢酶与叶绿体呼吸及循环电子传递的关系及其分子结构、性质和生理意义Rubisco亚基跨膜运输装配和PEP羧化酶分子结构、调节机理;光合作用群体机理在实践中的应用及指导分析生产力形成;光合碳代谢的代谢通路结构、关键代谢酶的翻译后修饰、关键代谢酶的表达调控;光合代谢与呼吸、光呼吸、氮素代谢的互作机理;光合作用合成生物学。

(2)C4光合途径的解析、改造、优化与整合:叶肉细胞及维管束鞘细胞间隔分布的分子调控机制;叶肉细胞与维管束鞘细胞的命运决定的分子机制;C4光合所需蛋白的细胞特异性分布的分子调控;C4类型的CO2浓缩机制的系统构成及其重建;人工设计下的C4代谢途径的重进化及重建;C4代谢途径的效率优化。

(3)多生境下高光效高产作物分子基础及改造途径: 全球气候变化相关环境因子(温度、CO2等)对光合作用的影响及其分子机理;微重力对作物生长发育的影响及其分子机理;作物高光效高产的源库流基础、作物高光效高产设计的系统模型构建及精准设计、高产高光效分子改造、育种及栽培实现;光合相关表型组技术的创新与发展。

实验室的发展战略包括以下三个层次:

(1)面向学科前沿领域,创新光合作用及环境生物学研究理论、合成生物学技术、系统生物学研究平台、多尺度光合检测表型测量平台,建立国际一流的光合作用系统及合成生物学研究中心;

(2)积极开展合成光合作用及环境生物学战略规划研讨及项目组织,积极与国内外同行协同合作,建立国际一流的光合作用研究中心; 

(3)针对粮食安全、能源安全、应对全球气候变化等国家重大需求问题,积极组织攻关项目,建立多条具有完全自主知识产权的高光效改造途径、高光效研究关键技术平台,实现关键技术在育种、栽培等领域的产业化,推到关键光合表型平台的设备自主化,为国家经济建设和社会发展做出贡献。

目前实验室设置7个研究组;研究组长原则上由研究员担任;未来将在相关研究方向通过国际人才招聘,完善相关研究布局,尽快建成国际一流的光合作用及环境生物学研究中心。

实验室现有研究组名称如下:

光合作用光合磷酸化研究组(沈允钢,院士) 

植物系统生物学研究组(朱新广,研究员) 

光合大分子复合体结构与功能研究组(米华玲,研究员) 

光合机构塑造与运转调控研究组(王鹏,研究员)

糖信号研究组(腾胜,研究员) 

环境和空间生物学研究组(蔡伟明,研究员)

空间生物学与细胞生物学研究组(郑慧琼,研究员)
 
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