中国侨界杰出人物简介——曹晓风

2019-07-24 13:29:13来源:海外网
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曹晓风,中科院院士,十三届全国政协委员,中国科学院遗传与发育生物学研究所中心主任,中国侨联特聘专家,第五届农业转基因生物安全委员会委员,中科院留学人员联谊会(欧美同学会)第一届理事会副会长,中科院侨联副主席,中科院院妇工委第五届委员会委员。

曹晓风是我国最早系统研究植物表观遗传调控机理的学者之一,她先后担任中国科学院“创新团队国际合作伙伴计划”植物表观遗传团队首席科学家、国家自然科学基金委“植物表观遗传调控机理的研究”创新研究群体项目首席科学家、科技部重大科学研究计划 “植物重要器官形成的遗传和表观遗传调控机理研究”项目首席科学家和国家自然科学基金委员会重大国际合作项目负责人,在植物表观遗传研究领域取得诸多系统性和原创性成果,发表学术论文103篇,其中包括以第一或通讯作者(含共同)在Science、Nat Genet(2篇)、Nat Commun、Nat Plant、PNAS(7篇)、Cell Res(2篇)等学术刊物上发表论文40余篇,被SCI论文引用9000次以上,在国际相关领域具有重要影响力。

表观遗传是生物体调控生长发育、应对环境变化和维持基因组稳定性的基本机制, 包括DNA甲基化、组蛋白共价修饰和小分子RNA等。曹晓风团队围绕组蛋白甲基化如何生成与去除这一表观遗传调控机制研究的关键问题,系统鉴定了高等植物组蛋白H3K9甲基转移酶SDG714、H3K4去甲基化酶JMJ14和JMJ703、H3K9去甲基化酶IBM1以及H3K27去甲基化酶REF6等,阐明了组蛋白甲基化动态调控的新机制。其主要学术贡献如下:

1.鉴定了首个植物组蛋白H3K27去甲基化酶,揭示了表观调控因子特异性招募到靶基因的分子机制

曹晓风团队率先建立了植物体内组蛋白去甲基化酶活性检测体系,利用该体系鉴定了首个植物H3K27去甲基化酶REF6。分析发现REF6在全基因组调控成百上千个基因的H3K27甲基化水平进而调控靶基因表达。该研究揭示了组蛋白甲基化调控机制在生物进化过程中的重要意义,填补了组蛋白修饰调控机制方面的一个重要空白。

2.阐明了两种转座子沉默的表观遗传调控新机制

曹晓风团队鉴定了水稻中第一个组蛋白H3K9甲基转移酶SDG714,发现SDG714突变导致LTR类型逆转座子Tos17的组蛋白H3K9甲基化和DNA甲基化水平下降,转录水平提高并发生转座,阐明了组蛋白甲基化和DNA甲基化这两种不同的修饰在表观遗传调控中存在内在联系。进一步研究发现水稻组蛋白H3K4去甲基化酶JMJ703突变导致全基因组多个位点的组蛋白H3K4甲基化上调、转录水平增加,并激活了非LTR类型逆转座子Karma的转座活性,而LTR类型逆转座子Tos17不受影响,揭示了JMJ703介导的组蛋白H3K4去甲基化沉默Karma类转座子的分子基础。该团队在水稻中的研究成果不仅是植物转座子活性调控机制方面的重要突破,还为研究人类癌症发生机制提供了很好的借鉴。

3.系统阐明水稻小分子RNA合成途径及作用机制,首次在基因组水平上证实转座子具有调控功能

曹晓风团队在国际上率先开展作物小分子RNA的研究,明确了负责小分子RNA加工的关键酶DCL蛋白家族成员(DCL1、4、3a和3b)在各种小分子RNA生物合成途径和控制水稻重要农艺性状中的功能,揭示了小分子RNA对水稻生长发育的重要调控作用,开辟了作物小分子RNA研究的新领域。

转座子是小分子RNA的重要来源,曹晓风团队发现水稻中大量散布于基因附近的MITE类转座子可通过小分子RNA合成关键酶DCL3a加工产生小分子RNA,这些小分子RNA可以介导附近区域组蛋白H3K9甲基化修饰,抑制旁侧基因的表达;研究发现多达600多个水稻基因的表达受此机制的精细调控,尤其调控了多个植物激素赤霉素和油菜素内酯代谢的关键基因,进而控制水稻株高和叶夹角等重要农艺性状。该研究成果不仅为转座子促进生物多样性和环境适应提供了分子证据,也为从表观遗传角度进行作物改良及分子设计育种提供了新的线索和手段。

4.揭示转录后水平调控基因表达的新机理及其应用

蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)是进化中高度保守的蛋白,参与调控众多生物学过程,前期报道它们在转录水平参与调控众多生物学过程。曹晓风团队分离鉴定了拟南芥AtPRMT5、AtPRMT10和AtPRMT4a/4b等重要基因,发现它们通过抑制FLC(调控开花的关键转录因子)的表达而调控开花;通过深入研究发现AtPRMT5基因突变导致全基因组范围内mRNA前体剪切异常,表明AtPRMT5调控植物开花是通过转录后水平、而非转录水平调控实现的;进一步研究发现,AtPRMT5影响其底物Sm蛋白与拼接复合体中其它蛋白的相互作用,调控拼接复合体的激活过程,揭示了蛋白质精氨酸甲基转移酶参与高等植物拼接复合体组装和转录后水平调控机理。

杂交水稻是我国水稻生产的主要模式,株1S 是生产上广泛使用的两用不育系之一,经过十余年的不懈努力,合作完成了控制育性基因TMS5的克隆,研究发现TMS5编码RNase Z蛋白,并通过在高温下降解UbL40 mRNA控制水稻温敏雄性不育。该成果揭示了杂交水稻温敏雄性不育的分子机理,为杂交水稻的利用提供了理论支持。

曹晓风院士以其学术上的杰出成就,在国际上享有重要的声誉和影响。她现任国际植物表观遗传学专家委员会委员,先后担任Plant Cell和Current Opinion in Plant Biology等国际知名期刊的编委,连续四年受邀作为专家对欧盟FP7项目进行评议,应邀在美国Keystone、国际拟南芥大会、冷泉港等国内外重大会议和德国马普所等知名学术机构做特邀报告100余次。

曹晓风自2010年起担任中国侨联特聘专家,热心侨务事业,积极参加侨务活动,宣传支持侨务政策。2016年1月被聘任为中国科学院-英国约翰英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心(CEPAMS)的中方共同主任,通过自己的学术影响,她为吸引优秀的海内外青年科学家加入CEPAMS做了大量的工作。曹晓风院士还奔走在中英两国的各大科研资助机构,对CEPAMS进行宣传、争取政策和资金支持,促成了20余项合作项目的启动和开展。她利用组织国际学术会议、双边会议、学术互访、联合培养等多种途径,她在对外友好交流与合作上做出了大量的努力和突出的贡献。她的投入和奉献,为不断提升中国科技的国际影响力以及国际科技合作的不断深入起到了举足轻重的推动作用。

作为第十三届全国政协委员,为提升我国农业产业国际竞争力、保障国家粮食安全、助力产业化扶贫和服务普惠“三农”,她积极提案,联合14位委员提出“农作物基因组编辑育种技术产业可行性之路”的建议。作为委员代表她及时传达两会精神,会议第一时间接受了中国科学报的两次采访,受邀参加中国科学院“科学的春天”40周年主题座谈会并重点发言。她认真履职,发挥了建言献策和参政议政的积极作用。

责编:夏夏、张荣耀

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