研究组利用结构生物学、生物化学与遗传学的技术与方法，开展【植物跨膜过程结构机理与性状分子设计】研究；致力于通过植物重要生理过程跨膜转运与信号传递蛋白的三维结构解析，揭示植物生命过程的分子规律，指导开展植物/作物性状改良与优化的精准分子设计。

过去几年中，围绕“植物如何感知光并高效利用光能”这一关键科学问题，在植物光信号感知、光合效率调控、营养物质吸收与转运领域取得了一系列研究成果，为进一步通过分子设计提升光合作用效率提供了新靶点与新策略。研究论文以通讯作者发表于 Nature、Nat Plants、Nat Struct Mol Biol、Cell Res、Sci Adv、Nat Commun、PNAS、Mol Plant等期刊。

 

主要研究进展

1.     光信号感知与分子设计

聚焦“植物如何感知光”的关键科学问题，系统研究蓝光受体CRY的光激活与信号传递机制。通过解析其光激活状态下的三维结构，揭示了蓝光感知的分子过程（Nat Struct Mol Biol, 2020），并阐明了CRY与不同效应蛋白动态组装光信号复合体的多样化机制（Sci Adv, 2025b &c; Plant Commun, 2023）。这些工作揭示了植物感知并传递光信号的分子基础；在此基础上，我们计划开展CRY的分子设计，期望可以精准操控植物对光的感知从而实现性状改良。

 

2.     跨膜转运调控光合作用效率的机理与设计

针对“植物如何利用光”这一重要科学问题，对调控光合作用效率关键过程-CO₂浓缩机制（CCM）和气孔导度调控-中跨膜转运的分子与调控机理进行了系统研究。【CCM方面】，揭示了藻类与高等植物“CO₂载体”-碳酸氢根/双羧酸转运蛋白的转运与调控机制（Nat Plants, 2019, 2026; Plant Cell, 2026；PNAS, 2021），并基于结构信息实现了碳酸氢根转运蛋白的鉴定与理性设计，为利用CCM改造C3植物提供了新元件。【气孔导度调控方面】，揭示了CNGC、GORK、PHO1和ClCa 等离子转运蛋白调控气孔开闭的新机理（Nat Plants, 2025a &b; Nat Commun, 2023, 2025），获得了设计与优化的新靶点；深入阐释了调控气孔运动关键激素ABA/JA跨膜运输中的底物识别与转运机制（Nat Plants, 2023 & 2024）。系列研究不仅产生了光合作用效率调控的新认知，也为高光效、高水分利用效率的作物设计提供了新靶点与新策略。

 

3.     营养物质转运的分子与调控机制

鉴于植物营养高效与光合碳同化的紧密关系，对植物营养物质（氮、磷、钾）吸收与转运的分子过程进行了系列研究。【氮吸收与转运方面】，揭示了硝酸盐转运进入液泡储存的分子与调控机制（Nat Commun,2023）、碳同化-氮代谢耦合中“底物-产物”跨叶绿体膜转运的分子机制（Plant Cell, 2026）。【磷吸收与转运方面】，揭示了地上部磷转运关键蛋白PHO1的类通道机制及如何受植物体内磷水平调控的分子机制（Nat Plants, 2025a）、SPDT蛋白在磷分配中的底物识别特异性（Sci Adv, 2025a）。【钾吸收与转运方面】，揭示了钾离子参与的气孔运动调节过程（Nat Commun, 2025）。研究组还对细菌和植物中广泛存在一类独特的 ABC 转运蛋白-ECF转运蛋白-开展了系统研究，阐明了其跨膜转运维生素B等营养物质的结构与独特机理(Cell Res, 2017; Nat Commun, 2015; PNAS, 2014; Nature, 2013)。这些研究揭示了植物营养水平感知利用与光合碳同化的调控机理，为光合高效作物设计提供了新思路。

2002-09--2007-12   中科院上海生命科学研究院生化细胞所   博士
1998-09--2002-07   山东大学   学士

2020.5-现在       研究员     中科院分子植物卓越中心

2010.10-2020.4    研究员     中科院植物生理生态所

2008.2-2010.9     博士后     美国普林斯顿大学分子生物学系 

2020-05~现在, 中国科学院分子植物科学卓越创新中心, 研究员
2010-10~2020-04,中科院上海生命科学研究院植生生态所, 研究员
2008-02~2010-09,美国普林斯顿大学, 博士后

2025-01-31-今,中国植物生理与分子生物学学会, 代谢专委会副主任
2024-06-01-今,上海市生物物理学会, 理事长
2024-01-01-今,中国植物学会, 植物整合组学专业委员会副主任
2022-01-01-今,上海市徐汇区政协, 政协委员
2021-07-31-今,中国生物物理学会, 理事
2021-01-01-今,九三学社中科院上海分院委员会, 分子植物支社主委

已指导学生

许可  博士研究生  071007-遗传学  

王程远  博士研究生  071007-遗传学  

赵琴  博士研究生  071007-遗传学  

何方圆  博士研究生  071007-遗传学  

齐晓峰  博士研究生  071007-遗传学  

鲍志浩  博士研究生  071007-遗传学  

王程程  博士研究生  071007-遗传学  

邵凯  博士研究生  071007-遗传学  

张雪  博士研究生  071007-遗传学  

洪森  博士研究生  071007-遗传学  

薛冰阳  博士研究生  071007-遗传学  

封赵杰  博士研究生  071007-遗传学  

康伟平  博士研究生  071007-遗传学  

刘亚琪  博士研究生  071007-遗传学  

黄小伟  博士研究生  071007-遗传学  

郝亚慧  博士研究生  071007-遗传学  

郝建楠  硕士研究生  071007-遗传学  

杨朝  博士研究生  071007-遗传学  

方孙贞合  博士研究生  071007-遗传学  

马聪颖  硕士研究生  086000-生物与医药  

刘文睿  硕士研究生  086000-生物与医药  

现指导学生

王建平  博士研究生  071007-遗传学  

陈媛  博士研究生  071007-遗传学  

安宁  博士研究生  071007-遗传学  

王子卿  硕士研究生  086000-生物与医药  

袁梦婷  硕士研究生  086000-生物与医药  

刘旭  硕士研究生  086000-生物与医药  

齐琪  硕士研究生  086000-生物与医药  

瞿晓敏  博士研究生  071007-遗传学  

乌日嘎  博士研究生  071007-遗传学  

刘泽玮  硕士研究生  071001-植物学  

李梦雪  硕士研究生  071007-遗传学  

时晓冉  博士研究生  071007-遗传学  

张晨思  博士研究生  071007-遗传学