刘芳华

  刘芳华,中科院烟台海岸带所研究员、博士生导师。获德国马普奖学金,入选中科院“百人计划”(A类国外杰出人才),烟台市“双百计划”高端创新人才,山东微生物学会理事;参与编写学科发展战略:《土壤生物学》。 

  研究领域为土壤微生物元素地球化学循环,在碳、铁循环中的微生物胞外电子传递机制方面取得了创新性的成果。提出并证实了细菌与产甲烷古菌之间通过种间直接电子传递产甲烷的新机制,发现导电的活性炭颗粒以及磁铁矿能够促进这一过程,对揭示土壤微生物驱动的碳和铁耦合循环新机制及其对全球气候变化的贡献具有重要科学意义。 

  承担中国科学院百人计划(A类)项目、两项国家自然科学基金面上项目、中国科学院重点部署项目及战略性先导科技专项项目;H影响因子为14,共发表SCI 论文22篇,总引510次,代表作包括英国皇家学会杂志Energy & Environmental Science (影响因子达25.427)和ISME Journal,两篇Environmental Microbiology,全部为一区论文,影响因子均在5.9以上,最高单篇影响因子达到25.427,SCI他引140次,单篇他引最高52次。 

  图1. 代表成果对本领域研究的贡献 

  主要研究方向: 黄河三角洲滨海湿地土壤(陆地,潮上带)、环渤海河流(河口及滩涂,潮间带)、滨海湖泊及渤海(海洋,潮下带)沉积物中的微生物胞外电子传递机制。 

  代表研究进展: 

  (1) 发现土壤和沉积物中广泛存在的纳米磁铁矿具有促进微生物种间直接电子传递的功能。从分子层面揭示了纳米磁铁矿能够补偿一种关键的c型细胞色素的电子传递能力。该发现是无机矿物能够以类似于生物内源细胞色素的功能促进微生物电子传递的第一份证据,从微观分子视角提供揭示宏观的地球化学循环等重要过程的新认识,为进一步了解并利用土壤矿物的环境效应,加快有机污染物的转化和降解提供了理论依据(图2)。该工作已经于2015年发表在Environmental Microbiology (IF=5.932)杂志上(Liu et al., 2015)。该成果与先前的研究成果一并被Frontiers in Microbiology杂志中的综述文章列为目前已知的微生物种间电子传递过程五大机制中的两种(Shrestha & Rotaru, 2014)。 

  图2. 成果一研究内容示意图

  图3. 成果一对微生物种间电子传递研究的贡献 

  (2) 发现新的产甲烷古菌Methanosarcina mazei也能够与属于Geobacteraceae的细菌一起形成进行种间直接电子传递所必须的团聚体结构,暗示其存在种间直接电子传递的可能(Zheng et al., 2015)。该成果于2015年已经发表在Frontiers in Microbiology杂志上 (IF=4.165)。 

  图4. 成果二研究内容示意图 

  图5. 海岸带电微生物团队科研战略布局图 

  代表研究成果(通讯及第一作者): 

  1. Ying Li, Shiling Zheng, Hongxia Zhang, Bingchen Wang Oumei Wang*, Fanghua Liu*. Potential direct interspecies electron transfer (DIET) from Clostridium spp. to Methanosarcina barkeri in a methanogenic isolation. Microbiology China. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.160218. (In press) 

  2. Lei Chen, Hongxia Zhang, Ying Li, Shiling Zheng, Fanghua Liu*.The role of microorganisms in the geochemical iron cycle. Science China. (In press) 

  3. Cuiyun Yang, Shengtao Fang, Dehui Chen, Jianhua Wang, Fanghua Liu*, Chuanhai Xia*. The possible role of bacterial signal molecules N-acyl homoserine lactones in the formation of diatom-biofilm (Cylindrotheca sp.). Marine Pollution Bulletin. 2016 Apr 15. pii: S0025-326X(16)30211-9. doi: 10.1016/j.marpolbul.2016.04.010. (Impact Factor=3.099) 

  4. Shiling Zheng, Hongxia Zhang, Ying Li, Hua Zhang, Oumei Wang*, Jun Zhang, Fanghua Liu*. Co-occurrence of Methanosarcina mazei and Geobacteraceae in an iron(III)-reducing enrichment culture. Frontiers in Microbiology. 2015, 6:941. doi: 10.3389/fmicb.2015.00941 (Impact Factor=4.165) 

  *:corresponding author.  

  5. Fanghua Liu*, Amelia-Elena Rotaru, Pravin Malla Shrestha, Nikhil S. Malvankar, Kelly P. Nevin, Derek R. Lovley. Magnetite Compensates for the Lack of a c-Type Cytochrome in Extracellular Electron Exchange. Environmental Microbiology. 2015. 17: 648–655. (Impact Factor=5.932) (Times Cited: 15) 

  *:corresponding author.  

  6. Fanghua Liu*, Amelia-Elena Rotaru, Pravin Malla Shrestha, Nikhil S. Malvankar, Kelly P. Nevin, Derek R. Lovley. Promoting direct interspecies electron transfer with activated carbon. Energy & Environmental Science. 2012, 5: 8982-8989. (Impact Factor=25.427) (Times Cited: 67) 

   *:corresponding author. 

  7. Fanghua Liu, Ralf Conrad. Chemolithotrophic acetogenic H2/CO2 utilization in Italian rice field soil. The ISME Journal. 2011, 5: 1526-1539. (Impact Factor=9.328) (Times Cited: 9) 

  8. Fanghua Liu and Ralf Conrad. Thermoanaerobacteriaceae oxidize acetate in methanogenic rice field soil at 50oC. Environmental Microbiology. 2010, 12: 2341–2354. (Impact Factor=5.932) (Times Cited: 23) 

  9. Fanghua Liu*, Sibao Wang*, Jianshe Zhang, Jun Zhang, Xing Yan, Haokui Zhou, Guoping Zhao, Zhihua Zhou. The structure of the bacterial and archaeal community in a biogas digester as revealed by denaturing gradient gel electrophoresis and 16S rDNA sequencing analysis. Journal of Applied Microbiology. 2009, 106(3):1022-1032. (Impact Factor=2. 156) 

   *:These authors have contributed equally to this work. (Times Cited: 75) 

  10. Fanghua Liu, Guofang Lin, Guang Gao, Boqiang Qin, Jianshe Zhang, Guoping Zhao, Zhihua Zhou, Jianhua Shen. Bacterial and archaeal assemblages in sediments of a large shallow freshwater lake, Lake Taihu, as revealed by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Journal of Applied Microbiology. 2009, 106(3):952-966. (Impact Factor=2.156) (Times Cited: 18) 

  招生专业:海洋生物学,微生物学。 

  招生背景:欢迎有土壤学、电化学、纳米材料、微生物生理生化以及遗传学、微生物分子生态学和合成生物学等相关专业的同学报考。 

  招生方向简介:微生物不仅直接参与二氧化碳和甲烷等温室气体的产生和转化,并且一直以来都在土壤生态系统的结构和功能中扮演着不可或缺的角色。陆地生态系统存在许多自然和人为形成的常年性或季节性缺氧环境,如: 湿地、水稻土、河流及湖泊沉积物、动物瘤胃、垃圾填埋场和厌氧生物反应器等。解析厌氧产甲烷体系中细菌与产甲烷古菌之间的种间电子传递机制,正是解析碳和铁循环过程中的微生物胞外电子传递机制的核心内容,近年来已经成为国际研究热点。 

  主要研究方向:碳、铁循环中的微生物胞外电子传递机制,土壤微生物元素地球化学循环,微生物燃料电池,微生物电合成。 

  联系方式:Tel:0535-2109268;E-mail:fhliu@yic.ac.cn 



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