12月12日,应中国科学院南京土壤研究所谢祖彬研究员邀请,北京大学生命科学学院王忆平教授来所访问并作了题为“合成生物学在微生物氮代谢和生物固氮研究中的应用”的报告。
报告中,王忆平从检测固氮菌固氮酶活性所用培养基中含有10mM谷氨酸讲起,讲到GlnK通过负反馈氮代谢调控系统,抑制对氨基酸等次级氮源的运输及分解基因的表达, 减少包括固氮菌在内的几乎所有细菌对氨基酸分解代谢物NH4+的分泌,从而抑制其他菌的生长而使自己处于有利竞争地位。接着讲了以微生物大肠杆菌为底盘(Chassis)构建Fe-Fe固氮酶系统的合成生物学工作。Fe-Fe固氮酶只需要10个基因,远少于经典Mo-Fe固氮酶的18个基因,Fe-Fe固氮酶作为“alternative”固氮酶,其N15固定活性是Mo-Fe固氮酶的三分之一左右。继而,在大肠杆菌中重构了植物细胞器的电子传递链模块。证明来源于植物叶绿体和白体的电子传递链模块能够有效的替代钼铁及铁铁固氮酶系统中负责电子传递的原始模块,为固氮酶系统提供底物还原所需的还原力;而来源于植物线粒体的电子传递模块不能为以上两个固氮酶系统提供底物还原所需还原力;这一问题可以通过将线粒体来源的电子传递链组分与固氮酶电子传递链组分形成功能性的杂合电子传递链模块而得到解决。该研究成果,一方面解决了未来将固氮酶系统转入后,植物细胞器对固氮酶的还原力供给的问题;另一方面进一步减少了需要导入植物细胞器的固氮酶系统基因数目(如:铁铁固氮酶系统将最少只需要8个基因)。
报告生动活泼,深入浅出。比如讲到微生物利用氮源的规律时,将之形象地比喻成“麻将规则”,即微生物宁肯牺牲生长速率,也不快速分解氨基酸等次级氮源,防止将分解过程中产生的铵泄露给竞争对手,使其获益,也就是打麻将过程中的所谓“点炮”。在讲到细胞提升氨基酸的运输及分解代谢速率的后果时,形象地称之为“忙活了半天,却打了个平手”。在讲到固氮酶系统中电子的岐化现象时,形象地用乔丹扣篮时“一手高,一手低”的对拉力来进行比喻。妙趣横生的报告深得与会老师和同学们的喜爱。
王忆平教授简介:1984年获中国科技大学学士学位;1984-1985年在中科院植物研究所,固氮研究室工作,1986年赴德国(当时西德)比勒菲尔德大学进修,1992年获爱尔兰国立大学博士学位;1993年在法国巴斯德研究所做博士后;1994年回国。北京大学生命科学学院教授,国际固氮管理委员会委员,国家杰出青年基金获得者,曾担任两届国家973生物固氮项目的首席科学家。发表SCI论文60多篇,其中以通讯作者或共同作者发表PNAS 3篇。
报告会现场
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北京大学生命科学学院王忆平教授应邀访问南京土壤所_南京土壤研究所
南京土壤研究所 免费考研网/2018-05-14
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