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实验室立足国家重大战略需求,瞄准世界科技发展前沿,结合国家及科学院中长期科技规划,运用分子遗传学、分子生物学、生物化学和波谱学等多学科的研究手段,系统开展太阳能光生物转化的综合研究。重点开展以下面三个方面的研究:(1)光合膜色素蛋白复合体的结构和功能的关系;(2)光合功能调控的分子机制;(3)光合作用环境适应分子机理。

研究方向1. 光合膜色素蛋白复合体的结构和功能的关系

围绕光合作用吸能、传能与转能这一核心问题,重点研究关键光合膜蛋白的结构与功能,揭示光能高效吸收、传递和转换机理;研究色素、蛋白的相互作用与传能和转能机理及调控的关系;研究膜脂的生物合成规律及其对光合作用及光合膜蛋白复合体结构与功能的影响;运用蛋白质工程对于植物光合膜色素蛋白复合体超分子体系进行设计、修饰与组装,展开仿生学研究,提高植物光合色素蛋白复合体超分子体系功能特性及蛋白的结构稳定性,为研制新型的生物太阳能电池奠定理论基础。

研究方向2. 光合功能调控的分子机制

以模式植物拟南芥、水稻等为主要研究对象,从正向和反向遗传学入手,综合运用生理学、生物化学、分子生物学、基因组学和蛋白组学等研究方法和手段,重点发掘一批参与光合功能调控的关键蛋白并研究其功能;研究核与质体之间信号传导的本质和光合功能调控的机理,揭示与提高光能吸收、传递和转化效率密切相关基因的功能和调控机理;揭示叶绿体发育、叶绿体基因表达、光合作用功能调控的作用机理;从基因组和蛋白组入手分析微藻光合放氧与光合产氢的主要过程及其代谢网络特征,发现主要的调节控制因子及氢化酶遇氧失活的分子基础。

研究方向3. 光合作用环境适应分子机理

采用正向遗传学和反向遗传学的方法,在获得光保护调控相关突变体的基础上,发掘重要的调控基因,进一步采用光合功能分析等研究手段和技术,深入研究重要调控基因的作用方式,揭示这些基因的调控机制;重点研究环境信号调控叶绿体发育、基因表达以及植物生长发育的分子与生化机制;研究环境胁迫调节光能吸收和传递以及光合功能维持高效运转的分子机制。


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