陈秀兰

山东大学教授

陈秀兰，女，汉族，1966年8月出生，硕士，山东大学教授。

简介

1992 年获得植物学专业理学硕士学位。2002 年获得微生物学专业理学博士学位。 2002 年晋升副教授， 2004 年破格晋升教授。 2003 年被聘为硕士生导师。自 1998 年以来，一直在从事海洋特别是深海微生物酶学和海洋生物技术研究。

主要教学和科研工作经历

主要教学经历：

本科生教学

· 主讲山东大学本科生专业必修课《植物生理学》和《植物生理学实验》

· 主讲山东大学本科生专业必选课《植物组织和细胞培养》和《植物组织和细胞培养实验》

· 主讲山东大学本科生全校通选课：《生物技术概论》

· 主讲山东大学生命学院生物工程专业本科生必修课、生物技术专业本科生必选课：《现代生物技术导论》。

研究生教学

1 、 2003.9- 至今山东大学微生物技术国家重点实验室，硕士生导师，

从 2003 年到2013年，共招收硕士生 4 名，其中已经毕业硕士生 2 名。

2 、协助张玉忠教授培养博士生 5 名，硕士生 10 名。

3 、为硕士生、博士生主讲学位选修课：《海洋生物技术专题》的部分内容。

主要科研经历

· 1989.9-1992.7 ，在山东师范大学生物系完成硕士学位论文，主要研究内容为盐胁迫对大麦种子萌发抑制机理的研究，导师：赵可夫教授

· 1992.7-1998.8 ，山东省农业科学院棉花研究中心，研究方向：棉花新品种的培育。

· 1998.9-2002.7 ，在山东大学微生物技术国家重点实验室完成博士学位论文，研究方向：深海适冷菌及其适冷蛋白酶的适冷机制，导师：高培基教授。

1998.9- 至今，在山东大学微生物技术国家重点实验室从事教学与科研工作。一直从事海洋生物技术研究。在“十五”期间主持承担两个国家“ 863 ” 课题，一个山东省杰出青年基金课题和一个山东省自然基金课题。 2002 年晋升副教授， 2004 年破格晋升教授。

近五年主要创新成果、创新点及其科学意义

主要研究方向：海洋生物技术

（ 1 ）海洋微生物酶学，主要研究海洋极端环境下的酶的结构与适应极端环境的机制。

（ 2 ）海洋生物资源高值化开发的酶工程技术研究

（ 3 ）海藻光合作用捕光色素系统的结构、功能与进化

创新性成果

当前应用的蛋白酶制剂大多为中温蛋白酶，酶的最适反应温度为 50~ 55 ℃ ，在蛋白的酶解过程中能耗较高，考虑到中温蛋白酶上述不足，进行了新的工具酶——适冷蛋白酶的开发，因为在低温下具有较高的催化效率，因此，适冷蛋白酶在洗涤剂、食品保鲜等方面也具有很好的应用前景（陈秀兰，张玉忠等，工业微生物， 2001, Vol.31(1), 52-53 ）。海洋，特别是深海样品是研究适冷微生物的良好材料，深海微生物学的研究是2013年海洋微生物研究的热点（陈秀兰，张玉忠等，海洋科学， 2004 ， 28(1), 60-66 ；陈秀兰，张玉忠等，中国生物工程杂志， 2003 ， 23(2), 86-90 ）。为此，从 1999 年开始，我们实验室对深海淤泥中的适冷微生物所产的适冷蛋白酶进行了系统的研究，主持承担了国家海洋 863 课题，国家自然基金课题以及山东省博士基金、自然基金和科技攻关课题。取得了如下结果：

（1 ）从日本冲绳槽 1850 米的深海淤泥中分离获得了 200 多株产适冷蛋白酶的适冷菌，对 Pseudoaltermonas sp. SM9913 的产酶特性及适冷生长机制进行了研究，为海洋适冷蛋白酶的研究提供了菌株材料（陈秀兰，张玉忠等，海洋科学， 2001, 25(1), 4-8 ；陈秀兰，张玉忠等，高技术通讯， 2002 ， 12(5) ， 95-98 ）。

（2 ）从深海适冷菌 Pseudoaltermonas sp. SM9913 中分离纯化得到典型的适冷蛋白酶 MCP-01 ，最适酶活温度为 30~ 35 ℃ ，较中温蛋白酶低 20 ℃ 左右， 0 ℃ 时仍可保持 12.2% 酶活力，有广泛的应用前景（陈秀兰，张玉忠等，海洋科学， 2001, 25(1), 4-8 ； Chen Xiulan, Zhang Yuzhong et al ., Marine Biology , 2003, 989-993 ）。

（3 ）观察到适冷菌 Pseudoaltermonas sp. SM9913 ， Pseudomonas sp. SM9915 中除有适冷酶外，也具有同类的中温酶，提出了适冷进化适应过程中，同类酶不是同步进化适应的新的见解 ( 陈秀兰，张玉忠等，海洋与湖沼， 2003 ， 34(2), 155-160 ； Chen Xiulan, Zhang Yuzhong et al ., Marine Biology , 2003, 989-993) 。

（4 ）创造性地应用毛细管电泳观察了适冷蛋白酶 MCP-01 的自溶动态过程。提出适冷蛋白酶 MCP-01 的热敏感性主要在于酶的自溶所致的新见解。因此，防止其自溶的发生是适冷蛋白酶应用中的关键问题（孙彩云，陈秀兰，张玉忠，海洋科学， 2002 ， 26(11) ， 71-73; Chen XiulanZhang Yuzhong et al., Biotechnology Letters 2003 25:1763-1767 ），研究发现海藻糖对适冷蛋白酶 MCP-01 的稳定性具有很好的保护作用，主要机制是阻止适冷蛋白酶 MCP-01 的自溶（李建伟，陈秀兰等，山东大学学报 2003 38 （ 4 ）： 116-119 ； Pan Jun, Chen Xiu-lan, Zang Yuzhong, Protein and peptide Letter , 2005, 12: 375-378 ），同时，探讨了蔗糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖对适冷蛋白酶 MCP-01 的热稳定性保护作用，其中，蔗糖和半乳糖具有较好的保护作用，而甘露糖和葡萄糖作用很小（ Chen Xiu-lan, Zhang Yu-zhong, J. of Protein Chemistry , 2006, submitted ），为进一步研究糖与蛋白质的相互作用奠定了基础。利用多种单糖和二糖以及多种交联剂对蛋白酶 MCP-01 进行了糖基化学修饰研究，并通过酶的反应动力学、热失活动力学和紫外、荧光和圆二色谱等研究了修饰对酶稳定性的影响（ Lu Jingtao, Chen Xiulan, Zhang Yuzhong et al., J. of Molecular. Catalysis , 2006, submitted ）。

（5 ）发现适冷蛋白酶 MCP-01 在碳酸、磷酸、 Tris 及硼酸等 4 种不同缓冲液中的最适 pH 、最适酶活温度、在 0 ℃ 时酶活力及热敏感性等性质均不同，研究结果还表明， MCP-01 在碳酸、磷酸、 Tris 及硼酸等 4 种缓冲液中自溶速度和自溶方式都不同，这为研究适冷酶结构与功能的关系提供了重要线索（ Chen Xiulan, Zhang Yuzhong et al . ， J .of protein Chemistry , 2002, 21(8): 523-527 ），应用 CD 光谱、吸收光谱及荧光光谱技术结合毛细管电泳技术，对适冷蛋白酶 MCP-01 适冷机制及热敏感机制进行了研究，表明 MCP-01 的结构比较柔顺、松散，易受缓冲液中离子强度和电荷等因素的影响是其适冷和热敏感的主要机制（ ChenXiu-Lan, Zhang Yu-zhong, Eur. J. Biochem. 2006, submitted ）。

（6 ）克隆了适冷蛋白酶 MCP-01 的基因（ GenBank 索引号），对其进行了序列分析。通过 blast 分析发现， MCP-01 与数据库中其它 10 个从基因组序列中解析出来的丝氨酸蛋白酶具有最高的同源性和相同的结构域组成，它们是丝氨酸蛋白酶中一类新的蛋白酶，而 MCP － 01 是唯一被进行了纯化和性质研究的该类酶。研究发现，与中温酶和高温酶，蛋白酶 MCP-01 的氨基酸组成具有典型的适冷特征，其催化结构域无规卷曲含量较高，导致其构象具有较高的柔性，从而能够在低温下进行高效催化（ Chen Xiu-lan, Zhang Yuzhong, J. Biochem. 2006, submitted ）。

（7 ）利用毛细管电泳技术分析温度、蛋白浓度、缓冲系统和 pH 对适冷蛋白酶 MCP-01 自溶的影响，发现适冷蛋白酶 MCP-01 的自溶和稳定性具有 pH 依赖特性。利用 SDS-PAGE 电泳和蛋白质转膜技术分离了适冷蛋白酶 MCP-01 的自溶片段。通过对这些自溶片段进行 N 端测序，确定了适冷蛋白酶 MCP-01 的 5 个自溶位点。通过同源模建分析了 MCP-01 的三级结构，发现 4 个自溶位点都在催化结构域的 Loop 中。这些研究为下一步利用蛋白质工程对 MCP － 01 进行改造奠定了基础。（ Chen Xiu-lan, Zhang Yuzhong ， Protein Science , 2006, submitted ）。

（8 ）将 Pseudoaltermonas sp. SM9913 产生的适冷蛋白酶应用于海洋优质蛋白类水产品的保鲜、增

鲜（味），取得了较中温蛋白酶更好的效果（ He Hailun, Chen Xiu-lan, Zhang Yuzhong et al ., Food Chemistry , 2004 l 84(2): 307-311 ），在国内外首次将适冷蛋白酶开发成风味酶。相关工艺申请并获得了国家发明专利

1、适冷风味蛋白酶的制备工艺及应用，国家发明专利： ZL01127405.0

2 、海洋蛋白资源的高值化开发

（1 ）应用发酵工程和酶工程技术，对海洋低值蛋白资源的高值化、生态化利用进行了系统的研究，开发出了酶解新蛋白源、活性肽类饲料添加剂、营养短肽食品添加剂等系列高值化产品（师晓栋，陈秀兰，张玉忠等，海洋科学， 2001 ， 25(3) ： 4-7 ；师晓栋，陈秀兰，张玉忠等，氨基酸与生物资源， 2000, 22(4) ： 13-16 ）有关依托发酵工程和酶工程技术进行海洋蛋白资源的高值化加工的研究成果，已经申请并授权了 3 项国家发明专利。

酶解新蛋白源的制备工艺，国家发明专利： ZL00111375.5

水产养殖用营养活性肽添加剂的制备工艺，国家发明专利： ZL00111376.3

海洋短肽类食品添加剂的制备方法，国家发明专利： ZL01114974.4

（2 ）完成了海洋毛虾高值化利用的技术研究，开发出了具有抗氧化、降血压功能的酶解短肽，利用酶解残渣开发了几丁质和壳聚糖，实现了资源的全利用技术研究。（ He Hai-lun, Chen Xiu-lan, Zhang Yu-zhong et al . , Bioresource Technology , 2006 ， 97 ： 385 － 390 ），新工艺获得了国家发明专利。

海洋毛虾高值生态化利用工艺

（3 ）从酶解产物中筛选得到了 3 中新的氨基酸序列的具有降血压活性的活性肽， IC 50 值分别为 12.3 μM, 3.4μM and 24.1 μM ，具有很好的开发前景，新工艺的发明专利正在申请之中。相关文章已经投稿（ He Hai-lun, Chen Xiu-lan, Zhang Yu-zhong et al . , J. Peptide Sci. , 2006 ， submitted ）。

（4 ）建立了从海洋蛋白酶解产物中快速高通量筛选降血压活性肽的筛选系统，对 12 种海洋蛋白的 4 种不同的酶酶解后的酶解物进行了降血压肽的筛选（ He Hai-lun, Chen Xiu-lan, Zhang Yu-zhong et al ., Peptides , 2006, submitted ）。

3 、海洋红藻和蓝藻光合作用捕光色素蛋白复合体——藻胆蛋白和藻胆体的结构、功能及应用研究

2004年到2013年来开展红藻和蓝藻光合作用捕光色素蛋白复合体——藻胆蛋白和藻胆体的结构与功能的研究以及其应用基础研究。主持承担了国家 863 纳米专项课题，参加了国家 973 前期专项课题。取得了如下成果：

（1 ）将 STM 技术应用于钝顶螺旋藻藻胆体的结构研究，发现了一种新的结构的藻胆体，提出了一种新的结构模型。证实藻胆蛋白聚集成“杆”状结构是由藻胆蛋白分子自身的分子特性决定，

提出藻胆蛋白在体内以藻胆体的形式存在，主要决定于藻胆蛋白本身的结构，而连接蛋白主要起稳定作用的新观点，文章得到了国外同行的好评（ Zhang Yu-zhong, Chen Xiulan, e t al ., Acta Biochimica Biophysiva Sinica , 2002, 34(1): 99-103 ）。

（2 ）发现蓝藻中的藻胆体在空气 / 水亚相表面具有很好的成膜性能，并且，藻胆体在 LB 膜中的排列方式与藻胆体在体内类囊体膜上的排列方式相同 (Chen Chao, Chen Xiulan, Zhang Yuzhong et al ., Acta Biochimica Biophysiva Sinica ， 2003, 35(10), 952-955) 。

（3 ）研究国内外关于藻类连接蛋白的研究资料，对所有有关连接蛋白的资料进行了综述分析。利用生物信息学技术，建立了藻类连接蛋白的进化树（ Liu Luning, Chen Xiulan, Yu-zhong et al ., Biochi. et Biophy. Acta, - Bioenergetics, 2005 ， 1708, 133 – 142 ）。

（4 ）建立了从各种红藻和蓝藻中快速分离纯化多种藻红蛋白和藻篮蛋白的新方法。利用这些方法制备藻红蛋白和藻篮蛋白，成本低，速度快，效率高，纯度高（ Liu Luning, Chen Xiulan, Yu-zhong et al ., J. of Biotechnology , 2005 ， 116, 91-100 . ）。有关技术已申请了国家专利

（5）研究了钝顶螺旋藻藻篮蛋白和别藻蓝蛋白的抗氧化活性。利用酶工程对钝顶螺旋藻藻篮蛋白进行酶解，通过酶解其抗氧化活性和降血压活性都有明显的提高。证明钝顶螺旋藻藻篮蛋白降解后的色基多肽具有很好的生物活性（ Zhan-Ping Zhou , L-N Liu, X-L Chen et al . Journal of Food Biochemistry , 2005 ， 29, 313-322 ；周站平刘鲁宁陈秀兰张熙颖张玉忠等，海洋与湖沼， 2005 ， 36 （ 2 ）， 179-185 ；周站平，陈秀兰，陈超，张玉忠，海洋科学， 2003 ， 27 （ 5 ）， 77-81 ）。

（6 ）发明了一种从红藻和蓝藻中分离制备完整藻胆体的方法。利用该法制备了钝顶螺旋藻和 6 种大型红藻的藻胆体。有关技术已申请了国家专利

（7 ）发明了一种改装钝顶螺旋藻完整藻胆体的方法。利用该法将 R- 藻红蛋白和钝顶螺旋藻藻胆体通过交联组装成 RPE-CPC-APC 型人工藻胆体，斯托克位移由 80nm 提高到 160nm 。作为荧光标记物用于检测，可显著降低背景光干扰。由于藻胆体的荧光强度高，可显著提高检测的灵敏度。有关技术已申请了国家专利。利用自行研制的制备藻红蛋白和藻蓝蛋白的方法从红藻和蓝藻中制备了藻红蛋白和藻蓝蛋白，将藻红蛋白和藻蓝蛋白通过交联组装成 RPE-CPC 型人工荧光纳米颗粒，该纳米颗粒体积小，荧光强度高，斯托克位移大。作为荧光标记物用于检测，与荧光素相比，可显著降低背景光干扰，并提高检测的灵敏度。

（8 ）发明了一种红藻和蓝藻完整藻胆体的稳定化技术。该技术解决了藻胆体做为荧光探针作为荧光标记物用于生物医学检测稳定性差的关键技术问题，为完整藻胆体用做荧光探针奠定基础。有关技术已申请了国家发明专利

（9 ）制出了 R- 藻红蛋白和藻胆体与二抗的交联技术。利用该技术完成了 R- 藻红蛋白和藻胆体与二抗的交联，为其用做荧光探针奠定基础。首次将 R- 藻红蛋白和藻胆体作为荧光标记物用于乙肝病毒、汉坦病毒和 SARS 病毒的检测，表明它们比荧光素具有更高的灵敏度，更低的假阳性率。首次将 R- 藻红蛋白用于脑积水引流研究，为此类研究提供了一种比传统方法更简便、灵敏和准确的新方法。首次将藻胆体用于细胞吞噬研究，使细胞吞噬研究可以由人工记数改为细胞流式仪自动检测，比传统方法更简便、快速和准确（ Zhang Xi-ying, Chen Xiulan ， Zhang Yu-Zhong et al ., Chinese Chemical Letter ,2004, 15(9), 1083-1086）；张熙颖，刘鲁宁，陈秀兰，张玉忠等，光谱学与光谱分析，

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