蛋白质工程和植物基因工程国家重点实验室

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        为了适应生命科学的迅速发展，原国家计划委员会于1987年批准在北京大学生物系建立蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室。实验室于1987年1月开始筹建，1990年9月通过国家验收并对国内外开放。2001年评估结束后实验室领导换届，由北京大学校长许智宏院士担任新一届学术委员会主任，朱玉贤教授为实验室主任。实验室现有固定人员39人，大多数为中青年学者，其中教授16人，副教授5人，讲师8人，“长江计划”特聘教授4人，拥有博士学位的年轻学术骨干16人。 　　; \$ F- m* e% }: d% M9 f9 E
        根据国家经济建设和科技教育事业发展的需要，立足于国际学科发展的先进理论和技术前沿，实验室开展大分子结构与功能关系、分子生物学及基因表达调控的基础理论研究和应用基础研究，力图将现代生物工程新技术、新方法应用于农业和医药生产。96到2000年间，我室科研人员共主持国家重大基础研究项目二级子课题3项，参加3项。主持科技部“转基因植物专项”重大项目2项。主持863项目19项，国家自然科学基金委面上项目19项，重点项目2项，国家杰出青年基金4项，国际合作项目15项，实到科研经费6000万元。共在国内外主要学术刊物上发表论文275篇，其中SCI收录论文105篇，出版中文专著10部。在中国科学院文献情报中心1999年发布的论文被引次数最高的前十个国家重点实验室中，本实验室排位第4。先后共主办国内、国际及双边会议11次，参加国际学术会议126次，出席人数140人次，国外学者来实验室讲学92人，与美国、英国、日本、法国、德国、意大利、香港特区等院校和研究单位都有着良好的联系和合作，联合建立了北京大学——耶鲁大学植物分子遗传学及农业生物技术联合研究中心和北京大学——香港中文大学植物基因工程联合实验室。 　　
2 _' ^2 A& a/ D8 v       最近五年来，我们首次全面解析了鸟类（高海拔、耐缺氧的斑头雁）血红蛋白的晶体结构，阐明其变构机理的特殊性。首次解析了植物呼肠孤病毒水稻矮缩病毒外壳蛋白的晶体结构，并对胰岛素分子A链小环及A-B链间的－S－S－在肽链折叠及重组方面的作用以及C肽可能的分子内分子伴侣作用进行了理论性的探索。对金属硫蛋白、尿激酶原分子或其突变体所进行的理论与转基因研究表明，它们在医药和农业、环保等方面均有明显应用前景。我们率先在国家863计划支持下，开展了生物信息学研究并成为EMBNet 上的中国国家节点，成立了国内第一个生物信息学研究中心，建立国内领先、国际先进的公开数据库。我们还有计划地吸引业务专长互补并且有国际竞争实力的高水平人才组成团队，努力承担国内外科研任务，并且积极参与国际前沿热点的竞争。 　　
" p0 M2 @# U& B& w构建了高密度拟南芥突变体库，已筛选突变体单株45,000个，完成了2500个片段的序列分析和基因定位。从水稻中分离了胰蛋白酶抑制剂基因并发现该基因产物能在体外抑制稻瘟病菌的生长。研究发现，该基因以基因家族的形式存在，7个成员分布在约35 kb的水稻DNA片段上，在水稻不同组织、器官和发育阶段的表达谱完全不同。对这些基因的亲缘关系分析表明，它们可能来自基因重复和结构域位移两种方式。转化水稻品种中并在北京和云南两地进行抗病检测后发现，有两个转基因株系对稻瘟病有很强的抗性，我们将进一步研究不同成员在水稻发育及防御过程中的作用。我们以G2豌豆突变株系为材料，先后克隆了多个与个体延缓衰老相关的基因，并发现 PPF1基因具有钙离子通道蛋白的功能，暗示钙浓度可能参与调控植物生长发育的进程。利用器官专一性启动子驱动Cre-lox系统实现了Barnase基因在植物雄性器官或种子发育过程特定阶段表达的控制，造成可控的雄性不育或种子败育。我们的研究还证实，碳代谢总体调控蛋白CRP对绝大部分σ54依赖型启动子的抑制作用，而不同的碳源对克氏肺炎杆菌的固氮能力有很大影响。 　　
* i& u) F* u4 t  _' y7 F! w# f! y        今后，要突出重点发展方向，按照新的思路积极主动深化科研体制改革，以适应当前生命科学学科交叉和综合化的趋势，争取尽可能多出大的、有突破性的研究成果。要加快培养、选拔和引进优秀中青年学术带头人，建设一支能够跨世纪并在国家及重点学科领域中承担重任的年富力强的科研骨干队伍。进一步提高科研人员的生活待遇，保证他们良好的工作和生活条件。 & D" X* w, a+ q( u! U( E7 _
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　地 址：北京市海淀区圆明园路5号! k" E: S$ v0 G, W% |/ J9 G) p
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　邮政编码：100871
8 P1 G4 _" M/ O# {! A$ X& j1 B　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电 话：010-62751848
" V2 Z# y; r( f$ t& F6 C　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　实验室主任：朱玉贤

朱玉贤简介

, E& P3 f# ]- ^- `　　朱玉贤，北京大学生命科学学院长江学者特聘教授。聘任岗位：遗传学及发育生物学。研究方向：植物分子生物学、基因调控、基因工程疫苗。博士生导师。
- q. P! H! g/ l. {# c$ D3 h) V　　个人简介 ; a" D; b4 p; n' O- ]
　　北京大学教授，博士生导师，北京大学理学部学术委员会委员，蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室主任。1982年7月本科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做博士后。91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。现为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。 " W* {4 q3 Q, \& j6 A
　　主要研究成果   A5 I/ K/ {. I- f* U$ j
　　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。 8 o; k1 C; ~* I2 T% D& B
　　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。   n2 k( ^. ~8 N; n
　　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。
+ @6 X# \" H, q7 L" a) m- c　　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。 " Z5 D& X# N/ d9 L# T! Q2 u' w
　　3. 牛结核杆菌多价核酸疫苗的研制与应用。
; l6 m1 S0 o( ~" {- {　　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%。