水生所李仁辉课题组《PLoS ONE》新文章

　　

    生物通报道  4月7日中国科学院水生所李仁辉课题组的研究人员在国际著名期刊《美国公共科学图书馆期刊》（PLoS ONE）上发表了题为“Genes Associated with 2-Methylisoborneol Biosynthesis in Cyanobacteria: Isolation, Characterization, and Expression in Response to Light“的研究论文。该研究得到了国家基础研究973计划，国家重大科技水专项和中科院“****”等项目的资助。

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    具土霉味的萜类化合物2-MIB（2-甲基异茨醇）和Geosmin(土腥素)被认为是引起各种淡水水体异味问题的主要原因。自然界中多种微生物（主要是蓝藻、链霉菌和真菌等）可以通过次生代谢合成和释放这类化合物。随着全球富营养化的加重，蓝藻水华频繁爆发，由此引起的异味问题和毒素问题极大的降低了自然和饮用水体的安全性。作为富营养化水体中重要的生物类群，蓝藻和放线菌通常被认为是异味物质合成和释放的主要生物类群。近年来，放线菌和蓝藻的Geosmin生物合成机制、放线菌2-MIB的合成机制已经相继被阐明，控制其合成的基因也获得鉴定，而蓝藻的2-MIB合成基因尚未克隆鉴定。在此背景下，蓝藻合成2-MIB的分子基础引起了研究者的关注。

    在中科院水生生物研究所李仁辉研究员的指导下，博士研究生王中杰等利用PCR 技术成功从两株产2-MIB的蓝藻（Pseudanabaena sp. 和 Planktothricoids raciborskii）中克隆了2-MIB生物合成相关基因。一个SAM依赖性甲基转移酶基因和一个单萜环化酶基因通过连续的两步催化将前体物GPP（geranyl pyrophosohate）转化为2-MIB：GPP的甲基化和随后的环化反应。这两个基因位于两个预测的环化核苷酸结合蛋白基因（Crp-Fnr调控家族）之间并与这两个基因形成了一个操纵子结构。序列相似性分析表明，蓝藻和放线菌的2-MIB相关基因具有相对较高的相似度和同源性。不同生物类群单萜环化酶基因motif位点的比较和基因的排列顺序比较的结果显示2-MIB相关基因在进化过程中可能发生了基因间的重组。系统分析表明，蓝藻的2-MIB基因可能来源于放线菌，但是在进化的过程中形成了不同的进化路线。基因表达结果显示光照强度是2-MIB转录调节的一个关键的环境因子，低光强促进基因转录而高光强抑制转录。在蓝藻中克隆2-MIB合成基因将有利于其异味物质形成的研究和分子监测、预警方法的建立。

（生物通：何嫱）

作者简介：
李仁辉

研究员。1985年7月四川大学生物系毕业，1988年8月中国科学院水生生物研究所硕士毕业，同年分配在中国科学院水生生物研究所藻类学研究室，1993年7月开始在日本留学，师从国际著名藻类学家渡边信教授（Prof Watanabe Makoto），博士论文对有毒水华形成的鱼腥藻Anabaena属中的20多个种，50多个品系株，通过无菌培养经常形态学、生理学、生化学以及分子遗传学特征相结合进行综合分类的研究，在形态发育研究过程中，申请者首次发现低温对休眠孢子的形成有促进作用，这个结果发表在美国藻类学杂志上，并且被最新藻类教科书Algae（2000）、Phycology（1999）引用，引图。1998年3月取得筑波大学理学博士；1998年4月至1999年6月于日本国立环境研究所作博士后研究；1999年到达美国，在蓝藻毒素研究最著名的卡麦科博士（Dr. Carmichael）实验室作博士后，接触到国际上最高水平的研究者，得到了最新的研究知识和信息。2001年5月至2003年12月美国弗吉尼亚理工和州立大学生物化学系作博士后研究；2003年12月至2005 年9 月美国田纳西大学微生物系高级研究员。2005年9月回国受聘于中国科学院水生生物研究所研究员，“****“入选者，成立有害藻类生物学学科组。2005年9月入选中科院"****"。 现任藻类生物学和应用研究中心副主任，担任Journal of Systematics and Evolution的副主编，应用与环境生物学报编委，中国孢子植物编委会委员等。

承担项目及发表论文
现承担中国科学院“****”择优资助，973课题负责一项，国家重大科技水专项洱海子课题和太湖子课题负责，国家基金2项，中日合作基金一项以及中国科学院知识创新工程重要方向项目负责一项。发表有关有毒蓝藻和蓝藻毒素论文30余篇，许多为SCI收录，他人引用次数已接近200篇次。

研究方向：
1. 产生毒素及异味等有害物的藻类（蓝藻为主）的分布和物种多样性；
2. 有毒蓝藻生物的分子特征、分子系统及分子进化；　 
3. 有毒蓝藻及蓝藻毒素的分子监测；
4. 蓝藻水华暴发机理以及有害蓝藻的去除
5. 各种环境下的藻类分离培养和以及藻类生物技术

研究方向：
有害藻类（水华蓝藻）生物学

专家类别：
百人