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钱韦研究组

植物病原细菌致病分子机制研究组

组长:钱韦 博士 研究员 博士生导师

研究方向病原细菌感知寄主植物和环境刺激的生物化学机制

    双组分信号转导系统(two-component signal transduction system)是原核生物细胞最主要的信号机制。该系统由跨膜的受体组氨酸激酶(receptor histidine kinaseRHK)和胞质内的反应调节蛋白(response regulatorRR)组成(如下图)。当RHK感应到外界环境刺激后,其保守组氨酸残基发生自磷酸化,随后将磷酸基团转移给RR上的保守天冬氨酸残基。RR发生磷酸化后对下游基因的表达进行调控。除支原体等个别类群外,原核生物细胞一般均编码数个至数百个双组分信号转导系统,用于感应外界环境刺激和调控自身生理生化过程。此类系统数量的多少反映了细菌应对环境变化的能力,因而被称为细菌的“IQ"

  自1985年被发现以来,双组分信号转导系统一直都是细菌信号转导的主要研究对象。本实验室以黄单胞菌科细菌(Xanthomonadaceae)的双组分信号转导系统为主要研究模式。此类细菌包含野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv. campestris,导致十字花科植物黑腐病)、水稻黄单胞菌(X. oryzae pv. oryzae,导致水稻白叶枯病)和嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia,植物共生细菌,并能导致人类医源性感染)等。从这些近缘细菌物种出发,我们致力于以下三个关键科学问题的探索:

1. 病原细菌感知寄主植物和环境因子的生物化学机制
   病原菌侵入寄主植物后,其细胞生理状态必须由“自由生存”转为具有“毒性”,这有赖于对寄主环境信号进行正确的识别并作出适应性的反应。本课题组致力于研究受体氨酸激酶(RHK)感应寄主和生存环境中各种化合物、生物大分子和物理信号的分子机制,探索细菌识别寄主外界环境的分子过程。在此基础上,对配体分子进行人工设计和改造,筛选和鉴定能够干扰细菌识别过程的新型配体分子,发展以细菌受体组氨酸激酶为靶标的抑菌新方法和新技术。

2. 致病力子表达调控与蛋白质磷酸化信号网络
   病原细菌细胞中虽然含有多个双组分信号转导系统,但这些信号系统的均具有高度的特异性,彼此之间很少存在信号干扰的问题。这表明各信号系统之间存在精细的信号整合与隔离分子机制。以受体组氨酸激酶-反应调节蛋白为研究模式,本课题组分析受体组氨酸激酶-反应调节蛋白磷酸化和脱磷酸化过程中的精细调控机理,解析正反馈、负反馈、脉冲表达、信号衰减与放大、信号网络、信号隔离等信号转导过程的生物化学基础和细胞学基础,为理解细胞稳态的维持提供新的证据。

3. 病原细菌信号转导系统功能创新的进化生物学基础
   作为细菌响应外界信号刺激最重要的分子机制,双组分信号转导系统在细菌物种分化过程中发生了剧烈的变异与进化,由此导致信号通路与信号转导网络的快速起源、路径重组与功能分化,以适应不同的生存环境。我们利用体内或体外的蛋白重组、组学分析、祖先蛋白重构和人工进化等实验生物学手段,对这些信号转导过程进行机理性研究,力图在理解信号通路变异普遍性规律的基础上,对细胞信号途径和转导网络进行人工改造与合成。

研究组长


钱韦 研究员
电话:010-64806063
电子邮件:
qianw#im.ac.cn(请将#换为@)
通讯地址:北京市朝阳区北辰西路
1号院3号中科院微生物所
邮编:100101

学习经历
1997-2000 中科院植物研究所,系统进化植物学国家重点实验室,植物学专业,博士
1994-1997 云南大学,生态学与地植物学研究所,生态学专业,硕士
1990-1994 云南大学,生物系,植物学专业,学士

工作经历
2011-目前 中科院微生物所,植物基因组学国家重点实验室,副主任
2010-目前 中科院微生物所,“植物病原细菌致病分子机制”创新研究组,PI
2006-目前 中科院微生物所,农业微生物与生物技术研究室,副主任兼学术秘书
2008-目前 中科院微生物所,植物基因组学国家重点实验室,研究员
20032008 中科院微生物所,植物基因组学国家重点实验室,副研究员
20032003 中科院微生物所,植物基因组学国家重点实验室,助理研究员
20002003 中科院微生物所,植物基因组学国家重点实验室,博士后

获奖情况
2016 中科院微生物研究所,“所长奖教金”优秀奖
2008 中国科学院首届“卢嘉锡青年人才奖”
2000 中国科学院“王宽诚博士后工作奖励基金”
2000 中国科学院“地奥奖学金”一等奖
1997 云南大学首届“伍达观奖学金”

学术服务
2012-目前 中国植物生理学与分子生物学学会,植物-微生物互作专业委员会,副主任
2014-目前 中国植物病理学会,第十届理事会,理事
2013-目前 微生物所第九届学术委员会,委员
2014-目前 微生物所条件技术委员会,副主任
2015-目前 植物病理学报,编委
2015-目前 Frontiers in Plant-Microbe Interactions, Review Editor
2012-2015中国科学院青年创新促进会”会员

 

 

研究团队

 

王莉 博士 助研
Dr. Li Wang

 

王芳芳 博士 助研
Dr. Fang-Fang Wang

 

邓超颖 博士 助研
Dr. Chao-Ying Deng

 

王军  总管
Ms. Jun Wang

 

在站博士后
程寿廷 博士

 

在读研究生
袁智惠 (博士研究生),2017年伊品奖学金
张 焕 (硕博连读研究生)
潘 越博士研究生),2017年诺维信奖学金

田绣琦
硕博连读研究生
任宝珍 (直博生)
丁莉莉 (直博生)
魏金伟(硕士研究生)
张宏宇(硕士研究生)
孟繁凡(硕士研究生)
 

在读客座研究生
杨若兰 硕士研究生  北京林业大学,林学院

李雅君 硕士研究生  北京林业大学,林学院

  

已毕业/离室成员(目前工作单位,在读期间获重要奖项)
蔡 珍 博士 清华大学,中科院院长奖学金优秀奖、微生物所所长奖学金优秀奖,伊品奖学金
程寿廷 博士 中科院遗传与发育生物学研究所
彭宝玉 博士 中科院武汉病毒研究所
邓超颖 博士 中科院微生物所,中科院地奥奖学金、研究生国家奖学金
袁智惠 硕士 中科院微生物所
王芳芳 博士,中科院微生物所,中科院李月华优秀博士生奖学金、研究生国家奖学金
 

已毕业/离室客座成员
柳  威 客座硕士研究生 上海交通大学,药学院
郑 柳 客座硕士研究生,上海交通大学,药学院
徐会永 客座博士研究生,南京农业大学,植物保护学院
蔡璐璐 客座博士研究生,上海交通大学,农业与生物技术学院
陈家兴 客座硕士研究生,北京大学,医学部
周 佳 客座本科毕业生,四川大学,生命科学学院
康秀敏 客座硕士研究生 北京理工大学,化工与环境学院
王 婷 本科实习生,科研助理。北京城市学院
周玉洁
客座研究生,哈尔滨医科大学
夏卜贤 客座研究生,天津农学院
王晓征 本科实习生,首都师范大学
丁维晰 本科实习生,首都师范大学

 

2017年蔡珍博士学位授予合影

 

 

科研成果

# 并列第一作者;通讯作者

  1. Wang FF, Cheng ST, Wu Y, Ren BZ, Qian W. 2017. A bacterial receptor PcrK senses the plant hormone cytokinin to promote adaptation to oxidative stress. Cell Reports. Accepted.
  2. Cai Z#, Yuan ZH#, Zhang H, Pan Y, Wu Yao, Tian XQ, Wang FF, Wang L, Qian W. 2017. Fatty acid DSF binds and allosterically activates histidine kinase RpfC of phytopathogenic bacterium Xanthomonas campestris pv. campestris to regulate quorum-sensing and virulence. PLoS Pathogens. 13:e1006304. [Link]
  3. Peng BY#, Pan Y#, Li RJ#, Wei JW, Liang F, Wang L, Wang FF, Qian W. 2017. An essential regulatory system originating from polygenic transcriptional rewiring of PhoP-PhoQ of Xanthomonas campestris. Genetics. 206:2207-2223 [Link].   
  4. Qian W, Xiaoya Chen, Rongxiang Fang, Le Kang. 2017. Manipulation of biotic signaling: a new theory for smarter pest control. Science China Life Sciences.60:10.1007/s11427-017-9148-x[Link
  5. Wang L, Pan Y, Yuan ZH, Zhang H, Peng BY, Wang FF, Qian W. 2016. Two-component signaling system VgrRS directly senses extracytoplasmic and intracellular iron to control bacterial adaptation under iron depleted stress. PLoS Pathogens. 12(12):e1006133.[Link] 
  6. Liu W, Tian XQ, Wei JW, Ding LL, Qian W, Liu Z, Wang FF. 2017.BsmR degrades c-di-GMP to modulate biofilm formation of nosocomial pathogen Stenotrophomonas maltophilis. Scientific Reports. 7:4665.[Link]
  7. Zheng L#, Wang FF#, Ren BZ, Liu W, Liu Z, Qian W. 2016. Systematic mutational analysis of histidine kinase genes in nosocomial pathogen Stenotrophomonas maltophilia identifies BfmAK system controlling biofilm development. Applied and Environmental Microbiology. 82:2444-2456. [Link]

  8. Chen JX, Deng CY, Zhang YT, Liu ZM, Wang PZ, Liu SL, Qian W, Yang DH2016. Cloning, expression, and characterization of a four-component O-demethylase from human intestinal bacetrium Eubacterium limosum ZL-II.Applied and Microbial Biotechnology. 100:9111-9124. [Link]

  9. Kang XM#, Wang FF#, Zhang H, Zhang Q, Qian W. 2015. Genome-wide identification of genes necessary for biofilm formation of nosocomial pathogen Stenotrophomonas maltophilia reveals orphan response regulator FsnR is a critical modulator. Applied and Environmental Microbiology. 81:1200-1209. [Link]

  10. Wang FF, Deng CY, Cai Z, Wang T, Wang L, Wang XZ, Chen XY, Fang RX, Qian W. 2014. A three-component signaling system finetunes expression kinetics of HPPK responsible for folate synthesis by positive feedback loop during stress response of Xanthomonas campestris. Environmental Microbiology, 16:2126-2144 [Link].

  11. Deng CY, Deng AH, Sun ST, Wang L, Wu J, Wu Y, Chen XY, Fang RX, Wen TY, Qian W. 2014. The periplasmic PDZ domain-containing protein Prc modulates full virulence, envelop stress responses and directly interacts with dipeptidyl peptidase of Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Molecular Plant-Microbe Interactions. 27:101-112.[Link]. 

  12. Yuan ZH#, Wang L#, Sun ST, Wu Y, Qian W. 2013. Genetic and proteomic analyses of a Xanthomonas campestris pv. campestris purC mutant deficient in purine biosynthesis and virulence. Journal of Genetics and Genomics. online. 40:473-487 (Cover story of the issue). [Link

  13. Wang L, Wang FF, Qian W. 2011. Evolutionary rewiring and reprogramming of bacterial transcription regulation. Journal of Genetics and Genomics. 38:279-288. (Invited review) [Link

  14. Wang FF, Wang L, Qian W. 2010. Two-component signal transduction systems and regulation of virulence factors in Xanthomonas: A perspective. Frontiers in Biology. 5:495-506. (Invited review) [Link]

  15. Zhang FJ, Guo HY, Zheng HJ, Zhou T, Zhou YJ, Wang SY, Fang RX, Qian W, Chen XY. 2010. Massively parallel yrosequencing-based transcriptome analyses of small brown planthopper (Laodelphax striatellus), a vector insect transmitting rice stripe virus (RSV). BMC Genomics. 11:303. [Link]

  16. Qian W#, Han ZJ#, Tao J, He CZ. 2008. Genome-scale mutagenesis and phenotypic characterization of two-component signal transduction systems in Xanthomonas campestris pv. campestris ATCC 33913. Molecular Plant-Microbe Interactions. 21: 1128-1138. [Link]

  17. Qian W, Han ZJ, He CZ. 2008. Two-component signal transduction systems of Xanthomonas: A lesson from genomics. Molecular Plant-Microbe Interactions. 21:151-161. [Link

  18. Hu, J. Zhang Y, Qian W, He CZ. 2007 Avirulence gene and insertion element based RFLP as well as RAPD markers reveal high levels of genomic polymorphism in the rice pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Systematic and Applied Microbiology. 30:587-600. [Link]

  19. Qian W#, Jia YT#, Ren SX#, He YQ#, Feng JX#, Lu LF#, Sun QH, Ying G, Tang DJ, Wu W, Hao P, Wang LF, Jiang BL, Zeng SY, Gu WY, Lu G, Rong L, Tian YC, Yao ZJ, Fu G, Chen BS, Fang RX. Qiang BQ, Chen Z, Zhao GP, Tang JL, He CZ. 2005. Comparative and Functional Genomic Analyses of the Pathogenicity of Phytopathogen Xanthomonas campestris pv. campestris. Genome Research. 200515: 757-767. [Link]
  20. Qian W, Ge S, Hong D-Y. 2006. Genetic diversity in accessions of wild rice Oryza granulata from South and Southeast Asia. Genetic Resources and Crop Evolution. 53 : 197–204. [Link]

  21. Sun QH, Wu W, Qian W, Hu J, He CZ. 2003. High quality mutant libraries of Xanthomonas oryzae pv. oryzae and X. campestris pv. campestris generated by an efficient mutagensis. FEMS Microbiol Letters 226: 145-150. [Link]

  22. Chen Y, Hu J, Qian W, Tian YC, He CZ. 2003. Characterization and molecular marker screening of a rice bacteria-resistant gene Xa-min (t). Progress in Natural Science. 13:740-744.

  23. Qian W, Ge S, Hong D-Y. 2001. Genetic variation within and among populations of a wild rice Oryza granulata from China detected by RAPD and ISSR markers. Theoretical and Applied Genetics, 102 (2/3): 440-449. [Link]

  24. 钱韦,马旅雁,谷立川,张炼辉. 2017. Biofilm与c-di-GMP专刊序言--微生物的社会性、c-di-GMP调控及研究新技术. 生物工程学报. 33:1351-1356. [Link] (特约编辑编者按)

  25. 程寿廷,王芳芳,钱韦. 2017. 鉴定cyclic di-GMP效应蛋白:高通量筛选策略与实验验证方法. 生物工程学报.33:1376-1389. [Link]

  26. 钱韦,曲静,康乐. 2017. 生物信息流:作物病虫害导向性防控的新科学. 中国科学院院刊. 已接受.(“生物信息流专刊”编者按) 

  27. 白洋,钱景美,周俭民,钱韦. 2017. 农作物微生物组:跨越转化临界点的现代生物技术. 中国科学院院刊.32:260-265.[Link]

  28. 钱韦,方荣祥,何祖华. 2016. 植物免疫与作物抗病分子育种的重大理论基础-进展与设想. 中国基础科学.18(2)[Link]

  29. 钱韦. 2014. 细菌的“IQ”. 生命世界. 8:32-35(科普)[Link].

  30. 钱韦. 2014. 微生物通报与中国植物相关细菌研究40年. 微生物通报. 41:445-449.[Link]

  31. 钱韦. 2004. 两种植物病原黄单胞菌基因组同义密码子使用的分析. 植物病理学报. 34:97-106.

  32. 钱韦. 2003. 基因组时代生态-遗传学科交叉的现状与前景. 植物生态学报.27:427-432. 

  33. 钱韦,葛颂. 2001. 居群遗传结构研究中显性标记数据分析方法初探. 遗传学报. 28:244-255.

  34. 钱韦,葛颂,洪德元,2001. 中国疣粒野生稻的分布、濒危现状和保护前景. 植物学报. 43:1279-1287.

  35. 钱韦,葛颂,洪德元. 2000.利用RAPD和ISSR标记探讨中国疣粒野生稻的遗传多样性. 植物学报.42:741-750.

  36. 钱韦,孔宏智,刘忠,杨冬之. 2000. 评“统一进化理论”. 科学通报.45:885-889.

  37. 虞泓,钱韦,黄瑞复. 1999.云南松居群遗传学研究的等位酶分析方法. 云南植物研究.21: 68-80.

  38. 党承林,钱韦. 1997. 西双版纳热带山地雨林建群种种群动态研究. 云南植物研究.19(Suppl.9):1-3.

   

 

 

   

 

 

 
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