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東北師範大學遺傳與細胞研究所長期從事基礎生物學研究。利用染色體工程技術成功地培育了優質小麥品種-小冰麥32和33，已大面積推廣，其系列成果獲國家自然科學三等獎和教育部科技進步一等獎。在生物技術產業化方面，該所研製的基因重組人粒細胞集落刺激因子(g-csf)，已獲國家藥品監督管理局頒發的國家二類新藥證書;α-乙酰乳酸脫羧酶(α-aldc)已完成中試研究，正在同企業合作進行產業化；目前該所正在開展的工作包括國家傑出青年基金、"973"、國家轉基因植物專項、"攀登計劃"等20餘項科研課題。在細胞工程、中藥現代化、作物新品系、轉基因植物與產業化等研究方面都開展着卓有成效的工作。遺傳與細胞研究所於2001年獲准組建"教育部農業基因工程研究中心"。

應用方向

細胞生物學 遺傳學 植物學。

研究方向

以現代細胞生物學、遺傳學、生物化學和分子生物學的實驗技術為手段，開展細胞結構功能、發育和遺傳，以及基因工程等各方面的基礎理論、應用基礎以及產品開發和產業化等多層次的工作。目前正在開展的主要研究方向如下：

1．染色體結構和功能研究

郝水教授領導的研究小組對染色體動態結構和功能、非組蛋白骨架在染色體聚散中的作用、核仁結構及rRNA轉錄位點等基礎問題作了深入研究，取得一系列創新成果，引起國內外廣泛重視，對闡明染色體結構功能做出了重要貢獻。該小組的研究成果在國內居領先地位，在國際上也有重要影響。成果包括：①在國際上首次提出了染色體形態構建過程分為染色質的鬆散改組、集縮和包裝等三個步驟的假說，發現不僅染色體的高層次結構是螺旋形成的，而且低層次的結構也是螺旋形成的。②在國際文獻中首次展示了前期染色體構建過程中非組蛋白的動態變化，並發現姊妹染色單體的相互維繫是靠非組蛋白骨架纖維實現的。首次證明肌動蛋白和原肌球蛋白等收縮蛋白是染色體骨架的成分，及動蛋白參與細胞的有絲分裂活動。③針對國際上對核仁基因的存在形式和轉錄位點等有爭議的問題。首次在原位水平上展示了rRNA基因在核仁中的分布和構型，進一步明確了rRNA基因轉錄發生的確切位置。

2．植物染色體工程研究及育種

以郝水和何孟元教授為首的研究小組在植物染色體工程研究及育種進行了大量卓有成效的工作。許多重要農作物的野生親緣種有大量有益基因，但往往因雜交不親合無法利用。承擔了國家「六五」至「九五」科技攻關課題，應用染色體工程技術將天藍冰草(Agropyronintermedium)染色體及其片斷引入小麥基因組，為利用野生有益基因改良小麥創造了基礎。首次建立了世界上唯一的兩套完整的小冰麥異附加系列，在國際同類研究中處於領先地位。在這些異附加系材料的基礎上獲得了抗鏽病及高蛋白的小冰麥易位系。利用這些材料已培育出一批小麥新品種，其中「小冰麥33」、「小冰麥32」和「小冰麥34」已先後被審定為優質小麥新品種，「小冰麥33」獲得農業部頒發的博覽會銀獎。其品質指標超過國家制定的優質麵包小麥標準，可以取代進口麵包小麥，目前已大面積推廣種植並取得了巨大的效益。同時，應用分子標記、熒光原位雜交(FISH)等技術從分子和染色體水平上證實了冰草的外源染色體片段及基因在小麥基因組中的存在及功能。已形成了有特色的優勢研究領域。該研究方向獲得的成果既具有較高的細胞遺傳學和分子遺傳學理論意義，又密切聯繫育種實踐，獲得了珍貴的小冰麥異附加系和易位系材料，並在此基礎上培育出幾個優質小麥新品種並大面積推廣。這些研究工作為進一步探索將植物染色體工程技術應用於遺傳學研究及農作物生物技術育種開闢新的途徑。該方面工作無論從其系統性、深度和廣度，還是從所得到的小冰麥異附加系材料的數量和完整性而言，均處於同類研究的國際領先水平。

3．植物遠緣雜種和異源多倍體基因組的進化和功能研究

以劉寶教授為首的研究小組開展了以下兩方面的工作：①以異源多倍體的經典物種－小麥為材料，從分子水平上對遠緣雜交後異源多倍體物種形成機制問題進行了系統研究。在國際上首次發現異源多倍體化 (allopolyploidy)可以誘導不符合孟德爾遺傳規律的遺傳變異和表觀遺傳變異(epigenetic changes)。特別是發現了低拷貝、非編碼DNA序列的非隨機性消除現象(directed andnon-random sequenceelimination)；並據此與合作者提出關於異源多倍體實現嚴格同源染色體配對的新假說和植物遠緣雜交和異源多倍體化可誘發穩定遺傳的表觀遺傳變異的新觀點。②開展了利用有性遠緣雜交和體細胞雜交將水稻近緣（同族異屬）野生種「菰」(Zizanialatifolia)中有用基因轉移給水稻的方法和機理方面的研究。在國際上首次獲得「水稻+菰」可育體細胞核雜種，並培育出（100多份）水稻-菰漸滲雜交系材料。發現遠緣漸滲雜交(introgressivehybridization)可以誘發受體基因組發生可以穩定遺傳對DNA甲基化變異以及轉座子的激活。

上述兩個方面的工作已在國內外重要學術雜誌上發表論文 50餘篇，其中SCI收錄論文近40篇。論文從1998年至今已被SCI收錄雜誌他人引用310餘次。我們的研究結果近年來已受到國際學術界的注意：自2000年以來，劉寶教授多次應邀為本領域國際雜誌包括「PlantPhysiology」、「Theoretical and AppliedGenetics」、「Genetica」評審論文稿件；並分別年被國際雜誌「Current Genomics」和MolecularPhylogenetics and Evolution約稿撰寫綜述。

4．水通道蛋白基因功能的研究

以麻彤暉教授為首的研究小組開展了膜通道蛋白的分子生物學、細胞生物學、基因功能的基礎研究及以膜通道為藥靶的新藥開發應用研究。主要研究成果如下：①首次克隆並鑑定了哺乳類水通道蛋白家族十一個成員中的四個，為水通道家族的研究作出了奠基性的貢獻。②完成了人類AQP4和AQP6基因的結構分析及染色體定位。此外還首次完成了對小鼠AQP2，3，4和5的基因結構分析。為哺乳類水通道蛋白家族的基因結構特徵提供了直接的分子依據。③發現並精確分析了哺乳類水通道蛋白基因的連鎖現象，為水通道蛋白的基因進化特徵提供了重要線索。④建立了第一個穩定表達水通道蛋白AQP1的哺乳類體細胞系。⑤首次應用轉基因技術建立了小鼠AQP1，3，4，5的基因敲除模型，獲得了一系列水通道蛋白生理功能的重要結果。

除上述水通道領域的工作以外，還開展了小分子藥高通量篩選項目，創建了以細胞模型為基礎的囊性纖維化CFTR氯離子通道激活劑和抑制劑的高通量篩選系統。並成功篩到多種特異性、高親和力、新化學結構的小分子CFTR激活劑和抑制劑。

以上成果在SCI檢索雜誌上發表論文50餘篇，影響因子總和超過350，論文被SCI收錄雜誌引用二千餘次。

5．染色質重塑和基因表達調控的分子生物學

以黃百渠教授為首的研究小組開展了染色質重塑和基因表達調控的分子生物學方面的研究。近年來的研究表明，由核心組蛋白的修飾而引起的核小體和染色質構型改變在轉錄調控中起着關鍵的作用。其中組蛋白乙酰轉移酶/去乙酰化酶(HAT/HDAC)介導的核小體重塑(remodeling)是研究的焦點之一。我們圍繞染色體結構的動態變化及其在基因轉錄調控中作用這一重大命題展開有特色和創新性的研究工作。①從組蛋白和相關轉錄因子的乙酰化/去乙酰化修飾過程對基因組構型的改變及對轉錄的影響入手，探討相關蛋白質的修飾對於基因轉錄活動的重要意義。②探索組蛋白乙酰化酶抑制劑在治療腫瘤等細胞周期相關疾病中的作用機制及應用可能性。

解決這些問題對於最終弄清真核基因表達調控機理，具有極其重要的理論意義，也對探討重要疾病的發病機理及治療手段有重要的指導意義。

6．植物基因工程與轉基因植物研究

以王興智教授為首的研究小組開展了通過多種途徑將外源基因轉移到受體植物中去並獲得轉基因植物的研究。在建立雙子葉和單子葉植物遺傳轉化和再生體系方面作了有益的探索。同時探索了用基因工程分離冰草有益基因並轉移至小麥中去的方法和途徑。採用分子生物學技術檢測外源基因和染色體片段在轉化植物中的存在。科研人員已經建立起了規模化高效率獲得轉基因玉米植株的技術和工藝,目前已篩選得到大量的抗蟲轉基因玉米，為進一步培育優質抗蟲的玉米自交系和品種奠定了基礎。本研究所自1999年起參加了「國家轉基因植物研究與產業化開發專項計劃」項目,承擔其中玉米抗蟲轉基因植物的中試規模研究及產業化基地建設的任務。該項目的目標是要建立起轉基因植物的示範和產業化體系和標準。該項目的工程技術關鍵是需摸索建立一套玉米規模化轉基因植株生產的技術體系，使該體系的轉化頻率在現有的基礎上提高3－5倍，提高篩選效率，保證轉基因植物具有穩定的遺傳性，同時建立起一系列分子檢測、DNA圖譜構建、品質分析、安全性評估等體系。

7．基因工程生產藥物和蛋白質因子的研究

以李玉新教授為首的研究小組開展了基因工程生產抗癌新藥、細胞因子藥物和活性蛋白質，及其生產工藝的開發研究，取得了一系列的成果。有四項基因工程藥已同企業簽訂了共同開發合同，一種基因工程藥已獲得新藥證書和生產批文，具有較好的潛在效益。開展了血管抑制因子的體內生成機制及構效關係及其在抗腫瘤中的作用機制研究。為新型基因工程抗癌藥物的研製奠定了理論基礎，並以此為依據開展了新型血管抑制劑類抗癌藥物的研製。該成果被評為1998年國內十大基礎研究成果之一。

8．噬菌體展示技術機制和應用研究

以王麗教授為首的研究小組開展了噬菌體展示技術機制和應用研究。通過置換噬菌體基因3和基因8的引導多肽，進行蛋白跨膜組裝機制的研究，以期更好地利用絲狀噬菌體基因8外殼蛋白展示外源多肽，為研製用於臨床檢測和疫苗的新生物製品打下基礎。已成功地將白色念珠菌熱休克蛋白90的重要表位、幾種腫瘤相關抗原表位和P53蛋白功能序列展示到絲狀噬菌體基因8外殼蛋白表面，利用這些融合蛋白開展了免疫診斷試劑和疫苗的研究工作。研究工作獲國家自然科學基金、吉林省科技廳科技基金、長春市振興老工業基地專項基金資助。已在國內外發表研究論文十幾篇，申請國家發明專利2項。2003年，相關的科研成果獲吉林省科學技術獎三等獎。

9．粘附分子與炎症發生和腫瘤細胞轉移的機制及相關應用基礎研究

以曾憲錄教授為首的研究小組開展了噬菌體展示了粘附分子與炎症發生和腫瘤細胞轉移的機制及相關應用基礎研究。圍繞粘附分子，特別是選擇素和整合蛋白及其配體在介導白細胞和腫瘤細胞粘附的分子機制，拮抗白細胞和腫瘤細胞粘附的藥物篩選等方面，開展了①肝素及其結構修飾物抑制腫瘤細胞轉移的機制和拮抗作用篩選，②白細胞起始粘附過程中的信號轉導機制，③基於白細胞粘附的抗炎症藥物篩選等方面的研究。研究工作得到了國家自然科學基金，教育部重點研究項目，吉林省科技廳科技基金等的資助。研究成果發表在J Biol Chem （2004），J Cell Bioch （2005），BiochemBiophy Res Commun （2004），Cancer Lett（2005）等國際着名專業雜誌上，相關的應用研究成果申報國家發明專利一項。

10．中藥化學成分樣品庫的建立及高通量篩選

以李玉新教授為首的研究小組開展了建立收納中藥化學成分及相關信息的中藥化學成分樣品庫和中藥化學信息庫的工作。並利用現代生物技術建立細胞、分子和基因水平的藥物篩選模型，對中藥化學成分樣品庫中的樣品進行高通量藥物篩選，從中發現具有重要開發價值的候選藥物，並在此基礎上開發創新性突出並具有自主知識產權的現代中藥新藥。目前正在與李嘉誠先生領導的香港和記黃埔集團和修正藥業集團等國際國內大型企業集團合作，利用中藥有效成分篩選技術開展現代中藥新藥的研製和中成藥的二次開發。2005年3月與中國科學院上海藥物研究所、長春中醫學院、修正藥業集團共同組建了吉林省現代中藥工程研究中心。

科研成果

歷年來承擔了包括「863計劃」、國家「973計劃」、國家「攀登計劃」專項課題、國家攻關、自然科學基金重點項目在內的國家和地方科研項目。目前在研項目30餘項(其中國家項目15項)。 取得了一系列的科研成果，並獲得國家自然科學三等獎一項，國家教委(教育部)科技進步一等獎一項，二等獎4項，霍英東青年基金獎(研究類)一項，吉林省高等院校優秀教學成果一等獎一項，吉林省教委科技進步獎兩項。1990年以來在國內外核心刊物和國際會議論文集上發表論文180多篇，出版專着2部。

人才培養

本所有較強的人才培養能力和基礎，重視以科研帶動和促進人才培養。累計畢業博士生50多名，碩士生100多名，博士後出站10名。舉辦過三次全國性的細胞生物學專題學習班，主持兩次國際性學術討論會。

實驗室條件

目前有用於科研和研究生培養的基礎和專業實驗室面積近1000m2，本科教學用實驗室95m2，儀器設備總價值1400餘萬元。另有基因工程中試實驗室約180m2。本所的建設始終得到國家教育部和學校的大力支持和扶植，保證了穩步發展和提高。