高宏波

[发布日期:2012-05-14 点击数: ]
 

高宏波,1975年生,教授,博士生导师。2005年于美国密西根州大学获得博士学位,2008年作为高层次引进人才到北京林业大学工作。以第一作者或通讯作者在PNAS、Nature Plants、Plant Physiology和Plant Journal等国际著名期刊发表多篇研究论文。2009年被评为教育部新世纪优秀人才。国际期刊Frontiers in Plant Science中“Structure and Function of Chloroplasts”专刊的主编。

E-mail:gaobjfu@yahoo.com
电话: 010-62336496
 
 
 
  研究方向  
  

1:植物分子生物学  2:植物发育生物学  3:生物技术
  主要涉及学科:植物学,分子遗传学,分子细胞生物学,生物化学,生物物理学,基因组学,蛋白质组学,生物信息学,植物生理学,发育生物学。

 具体研究领域:

 1.叶绿体的结构和功能:

  叶绿体是植物细胞中进行光合作用的主要场所,是一种具有双层膜的细胞器,以二元分裂的方式进行增殖。叶绿体内部有复杂的光合膜系统——类囊体,有一套半自主性的遗传系统。叶绿体在植物细胞中有多种重要的功能,同其他细胞器有着广泛的物质和信息交流。

  叶绿体的分裂和增殖:叶绿体分裂是一个复杂的分子和细胞生物学过程,包括分裂的启始和分裂环的正确定位、内膜和外膜的缢缩以及内膜和外膜的缝合等,由一个横跨内膜和外膜的相当于分子机器的蛋白质复合体来完成的。叶绿体分裂是近年来植物学研究领域的一个热点,有不少参与该过程的基因已经被鉴定出来。然而,关于这些基因具体的作用机理研究的还不够深入。另外,人们关于叶绿体分裂的调控机制了解的还非常少。我们综合运用多种生物学手段来分离鉴定新的与叶绿体分裂和发育有关的基因,在分子和细胞水平上阐明有关蛋白质的作用机理,从具体基因或蛋白质着手分析叶绿体分裂增殖调控的分子机制,从而深入地解析叶绿体分裂增殖这一重要的生物学过程。

  叶绿体的结构形成和光合作用:高等植物中的叶绿体由原质体发育而来。在光照条件下,随着叶片的形成和生长,原质体的内膜向内突出并产生一些小泡,这些小泡相互融合形成片层结构,多个圆饼状的片层结构堆积形成类囊体的基粒,基粒之间由基质片层相互连接。在类囊体膜上,分布着光合系统复合体以及其它各种蛋白。我们借助各种先进的研究手段,在分子和亚细胞水平上揭示叶绿体以及类囊体结构的形成、光合系统复合体的工作以及相关的调控机制。

  叶绿体功能的维持:叶绿体中有大量的物质合成和运输。叶绿体不仅合成了人们所熟知的碳水化合物,还参与了植物细胞中的脂肪酸、多种氨基酸、多种植物激素和多种次生代谢物的合成。因此,除了光合作用,叶绿体还有其他很多重要的功能,并且与细胞中的其他细胞器有着广泛的物质和信息的交流,这些对于植物的生长和发育都非常重要。目前,尽管人们在叶绿体研究领域已经进行了大量的工作,这一领域还有很多重要的待解之谜。

  叶绿体基因工程: 高等植物的叶肉细胞中通常含有几十到上百个叶绿体,每个叶绿体中则含有几十到上百个拷贝的基因组DNA。因此,叶绿体DNA的拷贝数以及叶绿体基因的表达量要远远高于核基因的表达量。尽管叶绿体基因的表达量可以很高,但是它不会产生像人们常用的核基因转化技术所带来的遗传不稳定和基因沉默等现象。叶绿体DNA通常在花粉发育过程中被降解,因而叶绿体基因通常属于母系遗传,不会在花粉中表达也不会随花粉到处扩散。叶绿体表达体系的上述特点使其在农业和医药等领域有着广阔的应用前景和独特的优势。在农业上,叶绿体转基因植物可以具有更好的抗虫效果,而不会带来传统的转基因植物所带来的基因污染等生态和环境问题;在医药领域,可以利用叶绿体的高效表达性来生产蛋白质类药物,这比传统的细菌表达体系高效而安全。我们旨在开发高效的叶绿体转化体系,使其应用于农业和医药生产。

  2.植物分子遗传学

  本实验室有较为丰富的基因克隆和鉴定的经验,因此我们可以选取一些特殊的实验材料,分离鉴定有重要经济和(或)理论价值的基因,并对其功能进行深入的研究。目前有一个研究方向是植物生长点干细胞与植物的生长发育和年龄。 

 
  学习、工作经历  
 

1999-2005  Ph. D,美国密西根州立大学

2005-2008  研究助理,美国能源部-密西根州立大学植物研究所

2009-现在  教授,北京林业大学

 
  承担项目  
 

北京林业大学高层次引进人才项目   主持

教育部新世纪优秀人才支持计划  主持

国家自然科学基金面上项目 ARC5 与叶绿体分裂过程中外膜动态变化的分子机理  主持

国家自然科学基金面上项目  叶绿体分裂基因 CPD19 的鉴定和功能研究  主持

国家自然科学基金面上项目  CPD11调控叶绿体分裂的分子机制  主持

北京市自然科学基金面上项目 真核起源的叶绿体分裂基因的鉴定与功能研究  主持

北京林业大学杰出人才培育专项 植物细胞核基因组与叶绿体的形成和进化  主持

北京林业大学基础科学研究团队专项 叶绿体分裂基因CPD30的克隆和功能研究  主持

 
  部分发表文章  
 

1. Wang W, Li J, Sun Q, Yu X, ……Gao H*, Feng Y*. Structural insights into the coordination of plastid division by the ARC6-PDV2 complex. Nature Plants. 2017 Mar 1;3:17011. (SCI 影响因子 11.47)

2. Jia N, Liu X, Gao H*. A DNA2 homolog is required for DNA damage repair, cell cycle regulation, and meristem maintenance in plants. Plant Physiology. 2016 Mar 7. (SCI影响因子 6.46)

3. Chang N, Gao Y, Zhao L, Liu X, Gao H*. Arabidopsis FHY3/CPD45 regulates far-red light signaling and chloroplast division in parallel. Scientific Reports 2015 Apr 15;5:9612. (SCI 影响因子 5.58)

4. Gao Y, Liu H, An C, Shi Y, Liu X, Yuan W, Zhang B, Yang J, Yu C, Gao H*. Arabidopsis FRS4/CPD25 and FHY3/CPD45 work cooperatively to promote the expression of the chloroplast division gene ARC5 and chloroplast division. Plant J. 2013 Sep;75(5):795-807. (SCI 影响因子 6.82)

5. Zhang M, Hu Y, Jia J, Li D, Zhang R, Gao H*, He Y*. CDP1, a novel component of chloroplast division site positioning system in Arabidopsis. Cell Research 2009 Jul;19 (7):877-86. (SCI 影响因子 8.15)
6. Gao H, Brandizzi F, Larkin R and Benning C. A membrane-tethered transcription factor defines a branch of the heat stress response in Arabidopsis thaliana. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008, Oct 21; 105 (42):16399-16404. (SCI 影响因子 9.38)被Faculty of 1000 推荐.

7. Gao H, Sage TL, Osteryoung KW. FZL, an FZO-like protein in plants, is a determinant of thylakoid and chloroplast morphology. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Apr 25;103 (17):6759-64. (SCI 影响因子 9.64)

8. Gao H, Kadirjan-Kalbach D, Froechlich JE, Osteryoung KW. ARC5, a cytosolic dynamin-like protein from plants, is part of the chloroplast division machinery. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Apr 1;100 (7):4328-33. (SCI 影响因子 10.27) 被该刊物封面推荐另加评论文章;被三位Faculty of 1000 推荐.

研究生招生说明
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