華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科技學(xué)院導(dǎo)師：彭良才 正文

　　教育與研究經(jīng)歷：
　　彭良才，男，博士，教授，博導(dǎo)，2006年長江學(xué)者。1963年生于湖北省漢川市，1979-1983年華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)系學(xué)習(xí)獲農(nóng)學(xué)學(xué)士學(xué)位，1983-1984年中南民族大學(xué)任教，1984-1987年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院學(xué)習(xí)獲碩士學(xué)位和優(yōu)秀碩土論文獎，1987-1992年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所助理研究員，主持國際科學(xué)基金和國家自然科學(xué)基金兩項研究課題，1992-1993年澳大利亞國立大學(xué)醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院國際科學(xué)基金支助訪問學(xué)者，1993-1994年澳大利亞國立大學(xué)生物科學(xué)研究院特邀訪問學(xué)者，1994年同期獲澳大利亞國立大學(xué)，墨爾本Monash大學(xué)和悉尼Macquarie大學(xué)博士生獎學(xué)金，1994-1997年澳大利亞國立大學(xué)生物科學(xué)研究院學(xué)習(xí)獲生物化學(xué)與分子生物學(xué)博士，1997-2000年美國加州大學(xué)戴維斯分校植物生物系博士后研究員，2000-2004年美國農(nóng)業(yè)部植物基因表達中心/加州大學(xué)柏克萊分校遺傳學(xué)研究員，2004-2006年美國加州大學(xué)戴維斯分校微生物系博士后研究員/助理研究員，2006年起任華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院和作物遺傳改良國家重點實驗室教授?，F(xiàn)為美國植物生物學(xué)家會員，澳大利亞生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會會員，澳大利亞/新西蘭細胞生物學(xué)家會員，中國作物學(xué)會會員等。

　　研究領(lǐng)域與方向：
　　植物纖維素生物合成的分子機理；植物細胞壁分子結(jié)構(gòu)和功能；生物能源物質(zhì)合成和植物碳源分配；生物能源物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化；植物和微生物(酵母)抗氧化和抗環(huán)境脅迫反應(yīng)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與分子通道；生物DNA分子斷裂和修補的機理。此外，將利用現(xiàn)代遺傳操作技術(shù)和分子育種途徑，選育抗逆性強、生物產(chǎn)量高和品質(zhì)優(yōu)良的高效生物能源作物。

　　主要學(xué)術(shù)成績及其科學(xué)意義：
　　植物細胞壁(plant cell wall)主要由纖維素(cellulose)，半纖維素(hemi-celluloses)，果膠質(zhì)(pectins)，木質(zhì)素(lignins)，壁蛋白和其它少量化合物所組成。植物纖維素是細胞壁中含量最高的成分，是地球上生產(chǎn)量最大的生物能源物質(zhì)(biomass)。業(yè)已證明纖維素在很大程度上決定植物細胞壁的機械支撐作用，并對植物形態(tài)學(xué)(morphogenesis)中的許多特性和特征起著中心調(diào)控作用，此外纖維素的生化代謝合成可能對植物的生長發(fā)育，生理特性和生化代謝(如碳水化合物的代謝與分配，細胞分裂與衰老，細胞骨架建立與裝配等)以及對外界環(huán)境脅迫(abiotic stress)的有機反應(yīng)起著一定的調(diào)節(jié)作用。由于纖維素在造紙，紡織，食品，林業(yè)，生物能源等諸多工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的經(jīng)濟和商業(yè)價值，探明植物纖維素和細胞壁生物合成的分子機理，不僅在生物科學(xué)基礎(chǔ)理論研究中有著極其重要的意義，而且對農(nóng)業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)研究和生物產(chǎn)品開發(fā)利用有其必要性，如改良棉花，樹木的纖維品質(zhì)，改進重要農(nóng)作物種子品質(zhì)和增強農(nóng)作物的抗逆能力(如抗倒伏，抗旱，抗蟲等)，以及強化農(nóng)作物殘留物(如玉米，水稻，小麥的秸桿)轉(zhuǎn)化為生物能源物質(zhì)(如酒精)的效率等。
　　由于植物細胞壁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和功能的多元化，加上提取植物纖維素合成酶復(fù)合體(約由三十六個單體組成)在技術(shù)上的難度，過去幾十年對植物纖維素生物合成的研究進展極為緩慢，而近期研究的重大突破來自于植物纖維素合成酶基因(CesA)的發(fā)現(xiàn)。作為最主要兩名研究人員之一，彭良才博士在澳大利亞國立大學(xué)生物學(xué)院攻讀博士期間，通過篩選和鑒定四個擬南芥(Arabidopsis)的突變體(rsw1, 2, 3, 5)首次發(fā)現(xiàn)和鑒定了植物纖維素合成酶基因，并提供了充足的生化和遺傳證據(jù)。彭博士首先通過改進一個便于簡易提取和測定微小擬南芥植物細胞壁結(jié)構(gòu)和成份的化學(xué)方法，測定了這些擬南芥突變體的纖維素合成嚴(yán)重受阻并同時生產(chǎn)大量的非晶體狀纖維素(non-crystalline cellulose)和淀粉(starch)。由于此非晶體狀纖維素具有能夠有效被纖維素酶(endo-cellulase)分解或被弱酸全部降解成單糖(glucose)的特性，為利用現(xiàn)代生物技術(shù)去提高植物纖維素降解并高效轉(zhuǎn)化成生物能源提供了可行性的理論依據(jù)。此外，從突變體積累了大量的淀粉現(xiàn)象中，彭博士同時提出了一個全新的關(guān)于植物碳源分配(carbon partitioning)通道的理論，即光合作用產(chǎn)生的碳水化合物可以從纖維素中轉(zhuǎn)存于淀粉里，從而可提高淀粉植物(如小麥，玉米，水稻)的淀粉產(chǎn)量。“科學(xué)” 雜志刊登其論文，并發(fā)表了特別社論(1-3)，世界最大電視有限通訊網(wǎng)(CNN)和“澳大利亞人”(Australian)報等稱此項發(fā)現(xiàn)終于圓了全球科學(xué)家?guī)资甑膲粝耄S后其它有關(guān)具體研究結(jié)果發(fā)表于德國的“植物”(Planta)雜志(4)，并申請了國際專利，所發(fā)表的兩篇論文至今已被其它科學(xué)論文引用超過250次，其中絕大多數(shù)科學(xué)論文發(fā)表于國際一流雜志。
　　隨后在美國加州大學(xué)戴維斯分校，彭博士通過利用兩種獨特纖維素抑制劑(2,6-dichlorobenzonitrile, DCB; CGA 325’615, CGA)，進一步發(fā)現(xiàn)了固醇糖甙(steryl-glucoside, SG)分子是棉花纖維素合成的必需前驅(qū)物(primer)，并通過改進酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因表達系統(tǒng)和建立一個特殊酶反應(yīng)基質(zhì)在植物體外(in vitro)的試管中合成了限量植物纖維素物質(zhì)，還初步探明了兩種抑制劑抑制纖維素合成的獨特作用：即CGA主要阻抑纖維素合成酶形成玫瑰狀復(fù)合體(rosette)，導(dǎo)致非晶體狀態(tài)纖維素的大量積累；而DCB則抑制前驅(qū)物(SG) 的合成，致使纖維素合成量的直接減少。此外還發(fā)現(xiàn)纖維素降解酶(CelA)作用于SG的解離，并使纖維素鏈能夠不斷延長?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，一個可鑒定植物纖維素生物合成酶和植物細胞壁合成酶超大基因群(大約50基因)功能的實驗系統(tǒng)由此建立起來，從而可深入研究纖維素生物合成的分子機理和全部通道(見附圖)，并用現(xiàn)代分子遺傳操作技術(shù)去改良植物纖維素品質(zhì)，增加纖維素的數(shù)量，調(diào)控碳水化合物從纖維素轉(zhuǎn)化到淀粉或其它聚合體(如半纖維素，脂肪)的效率。相關(guān)三篇論文先后發(fā)表于“科學(xué)”和美國“植物生理學(xué)(Plant Physiology)” 雜志(5-7)，“科學(xué)”雜志同期發(fā)表了專家的評論，稱纖維素生物合成機理的研究邁出了關(guān)鍵的第一步(8)，國際相關(guān)科技互聯(lián)網(wǎng)作了相應(yīng)的新聞報導(dǎo)，多家國際生物技術(shù)公司進行了多次電話技術(shù)咨詢，所發(fā)表三篇論文至今已被國際一流雜志引用多達150余次。
　　此外磷酸化脂類(phospholipid)分子可以與固醇糖甙形成脂類固醇糖甙(acylated sitosterol glucoside)，由此可能轉(zhuǎn)入到植物細胞與外界環(huán)境交流的信號傳導(dǎo)(signaling transduction)途徑中。業(yè)已證明在其它生物(如真菌fungi，霉菌slime molds，人體成纖維細胞human fibroblasts)中，固醇糖甙受到外界環(huán)境脅迫(如熱激處理，鹽和酒精脅迫)的高效誘導(dǎo)，從而推論固醇糖甙分子可能是生物對外界環(huán)境脅迫反應(yīng)中信號傳導(dǎo)的調(diào)控因子，有關(guān)固醇糖甙分子在植物中的相關(guān)作用目前尚無任何報道?；谥参锢w維素生物合成研究所取得的進展以及它可能涉及轉(zhuǎn)入到碳水化合物分配與代謝和對外界環(huán)境脅迫反應(yīng)的信號傳導(dǎo)之中，彭博士提出了一個全新的關(guān)于植物纖維素生物合成通道的模式(見附圖)，以此作為此項研究的方向和依據(jù)，并確保該領(lǐng)域的研究始終站在國際前沿和領(lǐng)先地位。
 

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