沈善炯

沈善炯

沈善炯(1917.4.13-),江蘇吳江人,微生物生物化學家、遺傳學家。

1942年(民國三十一年)畢業西南聯合大學生物系,1950年在美國加州理工學院生物系獲博士學位,1952年加入九三學社,1980年當選為中國科學院院士

沈善炯1953年開始從事抗生素的研究,主要承擔研究金黴素和鏈黴素的生物合成,證明了鳥氨酸循環的作用,1955年他主持金黴素的生理研究和金黴素的生產工作,1963年他和學生在大腸桿菌中發現甲基乙二醛合成酶,1964年他從黴菌中又發現能使木糖轉變為木酮(tong)糖導構酶,為葡萄糖轉化成果糖的工業生產開闢了道路,他對於核糖核酸在遺傳中的作用、葡萄糖代謝的新途徑的研究均處於世界領先水平,1974年起,主要研究自生固氮細菌的結構、表達和調控的一系列遺傳學問題。1985年以後,他們的工作重點轉入共生固氮的遺傳學研究,以苜蓿根瘤菌為材料研究根瘤菌結瘤和固氮基因的調控問題。

基本介紹

  • 中文名:沈善炯
  • 國籍:中國
  • 出生地:江蘇吳江
  • 出生日期:1917年4月13日
  • 職業:微生物生化和分子遺傳學家
  • 畢業院校加州理工學院
  • 主要成就:抗生素和微生物生化的研究
    中國開始研究高等植物分子遺傳學的先驅 
人物經歷,主要成就,科學研究,主要論著,人才培養,學術貢獻,社會任職,獲獎記錄,人物評價,

人物經歷

1917年(民國六年)4月13日,沈善炯出生在江蘇吳江屯村的一個農民家庭。
1924年(民國十三年),沈善炯入家鄉私塾。
1925年(民國十四年),先後入泰來橋初級國小和同里高級國小。
1931年(民國二十年),父親帶沈善炯去縣城投考吳江中學,結果被錄取了。
1934(民國二十三年)年夏天,沈善炯從吳江中學國中畢業,轉而考入江蘇省立蘇州農業學校。完成3年學業並以最好成績畢業。
1937年(民國二十六年)8月,考入金陵大學農業專修科。同年,夏天沈善炯又轉到廣西大學農學院借讀。
1939年(民國二十八年),他轉入雲南昆明的西南聯合大學生物系。
1942年(民國三十一年),自西南聯大畢業後,沈善炯入清華大學農業研究所隨戴芳瀾教授研究真菌。
1942年至1944年,沈在清華大學農業研究所研究古瓶菌。他的第一篇論文被推薦發表於1944年《美國植物學》雜誌,該文糾正了前人對古瓶菌的錯誤描述,使他在科學研究領域初露鋒芒。
1944年(民國三十三年)3月,他任華中大學生物系講師。
1945年(民國三十四年),經張景鉞介紹到四川北碚中央研究院植物研究所任助理研究員。
1946年(民國三十五年),沈善炯隨張景鉞到北京大學植物系工作,任研究助教。
1947年(民國三十六年),張景鉞教授又推薦沈善炯赴美留學。在美國加州理工學院研究分子遺傳學期間。
1950年6月,獲得博士學位,經導師介紹去威斯康星大學生化系當博士後研究員。韓戰爆發,他辭去威斯康星大學的聘約,於8月31日離美回國。11月回到祖國,經談家楨丁振麟教授的介紹入浙江大學醫學院生化科任副教授。
1952年,轉到中國科學院實驗生物研究所植物生理研究室任副研究員。
1953年,植物生理研究室從實驗生物研究所分出擴建為植物生理研究所,他任微生物生理組組長,從事抗生素的研究。開始抗生素生產的研究,主要研究金黴素的生產,包括菌種的選育和金黴素的發酵等。
1956年,升任研究員。
1958年至1959年,沈善炯應邀在前蘇聯醫學科學院生化所任訪問研究員。
1961年,上海微生物研究所又歸併到植物生理研究所,他仍任副所長,先後協助羅宗洛、殷宏章兩位所長負責學術工作。
1973年,沈善炯離開微生物研究所,調到植物生理研究所關於生物固氮的研究組工作。
1978年,加州理工學院在紀念T摩爾根(Morgan)建立生物系50周年所舉行的“基因,細胞和行為”的學術會議上,特邀請他做關於固氮基因的報告。美國南加州華人工程師和科學家協會,根據他在微生物生化和生化遺傳學研究上的成績,授予他傑出成就獎。
1980年起,沈善炯先後任美國加州理工學院紐約大學醫學院微生物學系、哈佛大學醫學院微生物和分子遺傳系訪問教授,波士頓生物醫學研究所傑出訪問科學家。
1984年,他又受上海交通大學邀請協助籌建生物科學與技術系,任榮譽教授。此後,沈先生擔任了中國遺傳學會副理事長、中國微生物學會理事、中國生化學會理事等職。
1988年,召開的第16屆國際遺傳學會上,沈善炯應邀做報告。

主要成就

科學研究

沈善炯早年從事抗生素和微生物生化的研究,發現金黴素在分解已糖時戊糖循環的運轉與金黴素的合成有關,從而提出提高金黴素產量的理論;研究鏈黴素生物合成過程中,證明鳥氨酸循環的作用,精氨酸是鏈黴素分子鏈胍部分胍基的來源,發現這種精氨酸和鏈胍之間的轉脒基反應受時態控制。研究糖代謝時,在大腸桿菌中發現甲基乙二醛合成酶,指出已糖可由3-磷酸二羧基丙酮經甲基乙二醛而形成乳糖的支路進行代謝;在鏈黴菌中發現D-木糖異構酶,有助於國際工業微生物界對葡萄糖異構酶的研究和套用。在研究肺炎克氏桿菌的固氮nif基因組的精細結構中,證實nif基因呈一簇排列,不存在所謂“靜止區”。在nif基因的分析方面,他們與美國威斯康星大學W布里爾(Brill)教授的實驗室合作,根據一個突變點nifC的位點以及它的互補現象,指出nifJ蛋白是由相同的兩聚體組成。他們通過nifH上游區的核苷酸序列分析以及基因融合試驗,最終確定nifJ的啟動子其轉錄方向與nifF相同,但與其他nif基因相反。研究nif基因的調節方面沈善炯最早套用克隆技術,證明nifA蛋白對nif基因的調節作用,他們還就氧和溫度等因素對nif基因的調節做了系統和較深入的分析。研究調節的分子機制方面沈善炯和來他實驗室工作的博士後D歐(Ow)等採用結構基因nifH啟動子區的定點突變,發現共同性順序的某些核苷酸置換可以改變nifH啟動子對nifA蛋白的依賴性為ntrC蛋白的依賴性。沈善炯還開展了植物分子遺傳學的工作。他們選擇研究大豆種子貯藏蛋白基因,其目的在於了解植物基因表達的組織專一性和時態控制。在研究大豆Gy4基因的結構和特性時,觀察到一些有意義的現象,如在基因的外顯子的多變區有類似可移動性因子的存在等。
20世紀70年代以來,研究細菌固氮基因的結構和調節。20世紀80年代開始,沈善炯的實驗室開展根瘤菌共生固氮的遺傳學工作。工作的重點在細菌和宿主植物間的相互作用的遺傳學關係。他們發現苜蓿根瘤菌與宿主植物建立的共生固氮系統中,結瘤基因和共生固氮基因的順序性表達。此外,沈善炯還開展了植物分子遺傳學的工作。他們選擇研究大豆種子貯藏蛋白基因,其目的在於了解植物基因表達的組織專一性和時態控制。在研究大豆Gy4基因的結構和特性時,觀察到一些有意義的現象,如在基因的外顯子的多變區有類似可移動性因子的存在等。

主要論著

1:San-Chiun Shen,A Form of Sporophlyctis Rostrata with Ciliated Spores,American Journal of Botany,1944(1):229~233.
2:Horowitz,NH,Shen,SC,Neurospora Tyrosinase,The Journal of Biological Chemistry,1952(197):513~520.
3:沈善炯、單慰曾、洪孟民、謝瑞寶、陳俊標、宋鴻遇、殷宏章,金黴菌的生理與金黴素的生產Ⅰ,接種培養基對於金黴菌的代謝和抗生素產量的影響,實驗生物學報,1954,4(1):75~88。
4:沈善炯、袁麗蓉,鐵離子抑制金黴素產量的原因和去除抑制的作用的研究,實驗生物學報,1956,5(2):262~271。
5:陳善晃、金培松、童村、汪猷、殷宏章、沈善炯、單慰曾,有關金黴素試製的菌種選育、發酵及提煉的研究,科學能報,1956(1):73~74。
6:沈善炯、宋鴻遇、陳俊標、洪孟民、殷宏章,金黴菌的生理與金黴素的生產Ⅲ,磷酸鹽對於金黴菌的糖的利用和金黴素合成的影響,實驗生物學報,1956,5(2):249~261。
7:沈善炯、單慰曾,金黴菌的生理與金黴素的生產Ⅱ,金黴菌菌株間的混合培養和金黴素合成的研究,實驗生物學報,1957,5(3):461~472。
8:Shen,SC,Chen,JP,Koo,TA,Pentose Metabolism and the Influence of Orthophosphate on the Paths of Sugar Degradation of Streptomyces Aureofaciens,Scientia Sinica,1958(8):733~745.
9:Chen,JP,Shen,SC,Mannose Isomerase of Xanthomonas Phaseali,Acta Biochimica Sinica,1958(1):173~179.
10:Hong,MM,Shen,SC,Braunstein,AE,Distribution of L-alanine Dehydrogenase and L-glutamate Dehydrogenase in BasilliBiochi et Biophys,Acta,1959(24):929~937.
11:沈善炯、洪孟民、蔡瑞珠、陳蕙珠,大腸桿菌Escherichia Coli抗鏈黴素特性轉變因子的研究,生化學報,1960,3(1):1~8。
12:Shen,SC,Chen,JP,Hsu,ML,Wang,H,Evidence Regarding the Origin of Guanido-group of Streptidine During Streptomycin Synthesis,Acta Biochimica Et Biophysica Sinica 2,1962,(4):253~259.
13:王孫倫、沈善炯,鏈黴菌的煙醯胺核苷酸酶,生物化學和生物物理學報,1963,3(3):384~394。
14:Hsu,ML,Shen,SC,Repression and Induction of the Enzymes System of Acetolactone Synthesis in Bacillus Polymyxa,Acta Biochimica Et Biophysica Sinica,1964(4):314~321.
15:Hsu,TY,Shen,SC,D-xylose Isomerase of Streptomyces Griseus,Acta Biochimica et Biophysica Sinica,1964(4):342~350.
16:Wang,SL,Chen,JP,Shen,SC,NaD(P)Nucleosidase of Streptomyces Griseus,Scientia Sinica,1964(13):1221~1233.
17:Wang,SL,Chen,JP,Shen,SC,The Enzymic Conversion of 3-phosphoglyceraldehyde into Methylglyoxal,Scientia Sinica,1964(13):167~168.
18:Hsuch,CT,Chin,JC,Yu,YY,Chen,WC,Li,WC,Shen,MC,Chiang,CY,Shen,SC,Genetic Analysis of the Nitrogen Fixation System in Klebsiella Pneumoniae,Scientia Sinica,1977(20):807~817.
19:沈善炯,細胞核和其他細胞器遺傳系統間的關係,科學通報,1977,22(1):17~25。
20:Shen,SC,Genetics of Bacterial Nitrogen Fixation from Genes,Cells and Behavior 50th Anniversary Symposium on the Founding of the Division of Biology,CalTech Edited by Norman Horowitz and Edward Hutchings Jr,1978,93~95.
21:Stacey,G,Zhu,JB,Shah,VK,Shen,SC,Brill,WJ,Intragenic Complementation by the nifJ-coded Protein of Klebsiella Pneumoniae,JBacteriology,1982(150):293~297.
22:Kong,QT,Wu,QLSyvaneu,M,Lin,ECC,Shen,SC,Effect of nifA Gene Product on Expression of lacZ under nifH Promoter in Escherichia Coli,Scientia Sinica,1982,25(10):1061~1070.
23:Shen,SC,Xue,ZT,Kong,QT,Wu,QL,An Open Reading Frame Upstream from the mifH Gene of Klebsiella Pneumoniae,Nucleic Acid Researches,1983(11):4241~4250.
24:Zhu,JB,Yu,GQ,Wang,LW,Shen,SS,Shen,SC,Effect of nifA product on Derepression of the nif Genes in Klebsiella Pneumoniae,Advances in Nitrogen Fixation Research,1984,752.
25:Ow,DW,Guo,Q,Xiong,Y,Shen,SC,Mutational Analysis of the Klebsiella Pneumoniae Nitrogenase Promoter:Sequences Essential for Positive Control by nifA and ntrC(glnG) Products,JBacteriol,1985(161):868~874.
26:Ow,DW,Guo,Q,Xiong,Y,Zhu,JB,Shen,SC,Regulation of Klebsiella Pneumoniae Nitrogen Fixation Gene Promoters by Regulatory Proteins ntrC,nifA and nifL,Nitrogen Fixation Research Progress,1985,461~467.
27:Kong,QT,Wu,QL,Ma,ZF,Shen,SC,Oxygen Sensitivity of nifA Promoter of Klebsiella Pneumoniae,JBacteriol,1986(166):353~356.
28:Zhu,JB,Li,ZG,Wang,LW,Shen,SS,Shen,SC ,Temperature Sensitivity of nifA Like Gene in Enterobacter Cloacae,JBacteriol,1986(166):357~359.
29:Xue,ZT,Xu,ML,Chuang,NL,Shen,W,Shen,SC,Two Expressed Copies of Glycine Gy4 Gene Subfamily in Wild Soybean Glycine Soya,Scientia Sinica,1987,30(12):1289~1297.
30:Shen,SC,Wang,SP,Yu,GQ,Zhu,JB,Expression of the Nodulation and Nitrogen Fixation Genes in Rhizobium Meliloti during Development,Genome,1989(31):354~360.

人才培養

沈善炯養了不少遺傳學家,有的已成為國內有較高聲望的學術帶頭人。

學術貢獻

一、研究克氏肺炎桿菌固氮 (nif) 基因組的精細結構,證明 nif 基因在染色體上呈一簇存在,無分隔區,由此糾正了國外的報導。根據nif 突變型的互補試驗,確定至少有14個nif 基因存在,同時指出 nif J 的轉錄方向只與nif F 相同,而與其它 nif 操縱子均相反。
二、根據 nif C1005突變的研究,發證明屬於 nif J 罕有的基因內部互補,從而確定nif J 蛋白將由二聚體組成。這項工作顯示遺傳學分析上的意義。
三、在研究 nif 基因調節方面,首先套用 nif 啟動子-1ac 融合體,在大腸桿菌中建立測試模式,檢測調節基因 nif A 對 nif 基因的反式(trans)作用,以後為各國相繼套用。
四、系統地闡明 nif 基因受氧、銨和溫度的調節均通過正調節基因 nif A的作用機理。在氧調節方面,提出雙層次調節學說,即氧作為信號分子,經傳遞系統既作用於 nif A 的啟動子又作用於 nif A 的翻譯產物的理論。這個學說已被證實。在此理論的基礎上與日本國立遺傳研究所合作,對水稻根際固氮細菌進行遺傳操作試驗,獲得成效。以後中國學者根據沈善炯等的設計方案改建nif A, 使之整入土壤固氮細菌 nif 基因組,成功地使其不受土壤銨鹽濃度的影響而固氮。
五、研究 nif 基因啟動子的結構和調節特性,套用定位突變,指出nif H 啟動子區保守性序列的鹼基對置換足以使 nif 依賴型改變為 ntr C 依賴型。這是一項在理論與套用上均有重要意義的貢獻,在1985年第6屆國際固氮會議上應邀作大會報告。當時被譽為近幾年來最有意義的成就之一。
六、在研究共生固氮方面,揭示根瘤和宿主植物在建立共生系統中基因的相級順序性表達,即結瘤基因隨著固氮基因的啟動而受阻遏等規律。同時指出正調節基因 nif A 的產物既為固氮所必需,又為根瘤的發育所必需。這項工作應1988 年第16屆國際遺傳學會議邀請作大會專題報告。
七、對結瘤正調節基因 nod D3進行系統研究,揭示 nod D3由兩個啟動子分別控制,澄清了國際上對 nod D3的混亂看法。從分子遺傳學上提出 nod D3是經 nod D1重複突變而形成的證據。實驗證明強化 nod D3的表達,是增加有效根瘤數的途徑。
沈善炯在固氮遺傳研究工作中的成就為國際所公認。他的貢獻不限於生物固氮,更重要的是他推動和發展了中國的分子遺傳學。遺傳學在中國曾受困擾達20多年,他和他的學生經艱苦奮鬥,從研究固氮基因的結構與調節著手,首先開展了分子遺傳學的研究。他在這方面的第一篇論文即受到國際科學家的矚目。

社會任職

1952年,任中國科學院上海植物生理研究所副所長。
1960年,任中國科學院上海微生物研究所研究員、副所長。
1962年,中國科學院上海微生物研究所併入上海植物生理研究所後任研究員、副所長。

獲獎記錄

所獲獎項
獲獎時間獎項名稱備註
1999被授予“何梁何利科學與技術進步獎”獲獎
1997被授予“陳嘉庚獎生命科學獎”獲獎
1996加州理工學院傑出校友獎獲獎
1981獲美國南加州中國工程師和科學家協會頒發傑出貢獻獎獲獎
1981獲得中國科學院自然科學獎一等獎獲獎
1979獲中國科學院自然科學一等獎獲獎
1956獲得中國科學院自然科學獎一等獎獲獎
榮譽稱號
獲獎時間獎項名稱備註
1986獲美國波士頓生物醫學研究所授予傑出訪問科學家稱號獲獎

人物評價

沈善炯為祖國的科技事業傾注大量的心血,為推動中國科學技術進步所做出的重要貢獻表示敬意。(中國科學院院長路甬祥)對沈善炯先生在學術上取得的傑出成就以及他嚴謹治學、提攜後輩的大師風範表示崇高的敬意。(中科院上海生命科學研究院院長裴鋼院士評

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