男,博士,中国科学院 遗传与发育生物学研究所 研究员,优秀的博士生导师
2008年入选中国科学院“百人计划”
2004-2008 德国马普研究所,博士后
2001-2004 德国马普植物育种研究所 /英国Sainsbury Lab学习,博士
1999-2000 英国John Innes Centre学习,硕士
1998-1999 英国University of Westminster,访问学者
1987-1998 江西大学 /南昌大学任教,助教,讲师,副教授
1985-1987 华中农大学习,硕士
1981-1985 江西农大学习,学士
研究领域
近20年来,国际上植物先天免疫机理的研究取得了引人注目的进展,建立了较为完整的理论体系。植物的抗病性主要是由两类免疫受体介导,一类是定位于细胞表面的受体,识别微生物相关分子模式(MAMP或PAMP)后介导基础抗性;另一类是细胞内受体即所谓的抗病蛋白(R protein),多属于NB-LRR结构类型,它们识别病原菌效应蛋白后激活而介导小种专化抗性,这种抗性往往伴随有局部细胞死亡即超敏反应(hypersensitive response,HR)。我们主要以麦类作物、烟草和拟南芥为材料,研究植物抗病蛋白介导小种专化抗性的分子机理,阐明植物抗病反应与细胞转录调控的关系,探索专性寄生菌大、小麦白粉病菌的致病机理;目标是为改良作物的抗病性提供理论依据和材料。
抗病蛋白介导小种专化抗性的分子机理
小种专化抗性是由主效的R基因介导的在生产上应用最为广泛的一种抗病类型,因此其抗性机理的研究始终是热点。大麦(Hordeum vulgare)和白粉病(B.graminis, Bgh)的互作是一个高度共进化的系统,因此也成为研究小种专化抗性机理的理想体系。传统的遗传分析表明大麦基因组中的Mla基因座位具有30多个等位基因,目前已克隆的Mla基因都编码NB-LRR类型抗病蛋白。我们将深入地研究: 1)NB-LRR蛋白的结构和功能的关系;2)鉴定MLA蛋白抗病复合物及激活后的下游组分; 3)NB-LRR蛋白的亚细胞动态分布与抗病功能的关系;4)microRNA参与调控小种专化抗性的研究等。
抗病反应的细胞转录调控
近年研究发现越来越多的抗病蛋白在细胞核内有分布,以及抗病蛋白激活后导致细胞内剧烈的转录重新编程(transcriptional reprogramming),这为研究抗病反应与细胞转录调控的关系奠定了良好的基础。我们以前的研究表明大麦MLA抗病蛋白与两个WRKY转录因子互作,WRKY1和WRKY2对白粉病抗性起负调控作用。通过鉴定WRKY2在大麦染色质上的可能结合位点,寻找潜在的靶标并对候选的下游靶基因的生物学功能进行进一步深入的研究。而对小麦中同源基因TaWRKY1和TaWRKY2的克隆和功能分析,以及通过转基因干涉技术有可能增强小麦的抗白粉病水平抗性。
作物专性寄生真菌的致病机理
近年来在植物病原菌的致病机理研究方面也有了迅猛的进展,通过对细菌、卵菌、真菌和线虫等病原物的研究形成了所谓的‘效应物生物学’(effector biology)。大、小麦白粉菌是专性寄生菌,它们侵入大、小麦的表皮细胞形成特殊真菌结构吸器(Haustorium)来吸取寄主的水分和养分,同时也是真菌和寄主间其它物质交流的界面,因此成为研究专性寄生真菌致病机理的特色系统。目前国际上对大麦白粉菌(Bgh)和小麦白粉菌(Bgt)已经完成测序或正在测序,我们将结合生物信息学、生物化学、细胞生物学等方法和手段,鉴定和分离大、小麦白粉病菌的效应蛋白的候选基因,对其功能进行系统地分析,并鉴定寄主体内的作用靶标,研究麦类作物白粉病菌致病机理,以及抗病蛋白对于无毒效应蛋白(AVR)的识别机制等。
近期发表论文:
1. Maekawa T, Cheng W, Spiridon L, Toeller A, Lukasik E, Saijo Y, Liu P,Shen Q-H, Micluta M, Somssich I, Takken FW, Petrescu A-J, Chai J, Schulze-Lefert P (2011) Coiled-Coil Domain-Dependent Homodimerization of Intracellular Barley Immune Receptors Defines a Minimal Functional Module for Triggering Cell Death.Cell Host & Microbe9(3):187-199
2. Wang, G.-F., Wei, X., Fan, R., Zhou, H., Wang, X., Yu, C., Dong, L., Dong, Z., Wang, X., Kang, Z., Ling, H.,Shen, Q.-H., Wang, D. and Zhang, X. (2011), Molecular analysis of common wheat genes encoding three types of cytosolic heat shock protein 90 (Hsp90): functional involvement of cytosolic Hsp90s in the control of wheat seedling growth and disease resistance.New Phytologist, 191: no. doi: 10.1111/j.1469-8137.2011.03715.x
3. Yu C, Li Y, Li B, Liu X, Hao L, Chen J, Qian W, Li S, Wang G, Bai S, Ye H, Qin H,Shen Q.-H., Chen L, Zhang A. and Wang D. (2010), Molecular analysis of phosphomannomutase (PMM) genes reveals a unique PMM duplication event in diverse Triticeae species and the main PMM isozymes in bread wheat tissues.BMC Plant Biology, 10:214.
4.Shen, Q.-H. and Paul Schulze-Lefert (2007) Rumble in the nuclear jungle: compartmentalization, trafficking, and nuclear action of plant immune receptors.EMBO J.26(20), 4293-4301.
5.Shen, Q.-H., Saijo Y., Mauch S., Biskup C., Bieri S, Keller B, Seki H., Ülker B., Somssich I.E., and Schulze-Lefert P. (2007) Nuclear activity of MLA immune receptors links isolate-specific and basal disease-resistance responses.Science315, 1098 – 1103.
(有关评述参见Cell2007,128: 823-824, 2007;Science2007, 315: 1088-1089)
6.Shen, Q.-H., Saijo Y., Mauch S., Tintor, N., Biskup C., Ülker B., Somssich I.E., Robatzek R. and Schulze-Lefert P. (2007) Signal Integration in the Plant Immune. Book Chapter in:Biology of Molecular Plant-Microbe Interactions, Volume 6Editors: Matteo Lorito, Sheri Woo and Felice Scala.
7. Bieri S, Mauch S,Shen Q-H, Peart J, Devoto A, Casais C, Ceron F, Schulze S, Steinbiß H.-H., Shirasu K, and Schulze-Lefert P. (2004) RAR1 positively controls steady state levels of barley MLA resistance proteins and enables sufficient MLA6 accumulation for effective resistance.Plant Cell16, 3480-3495.
8. Rodrigues P., Garrood J. M.,Shen Q.-H., Smith P. H. and Boyd L.A. (2004) The genetics of non-host disease resistance in wheat to barley yellow rust.Theor ApplGenet109(2), 425-432.
9.Shen Q.-H.*, Zhou F.*, Bieri S*., Haizel T., Shirasu K., and Schulze-Lefert P. (2003) Recognition specificity and RAR1/SGT1 dependence in barley Mla disease resistance genes to the powdery mildew fungus.Plant Cell15: 732-744.