个人信息

博士生导师
研究员


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研究方向

植物系统生物学

朱新广

个人简介

1999.6 中国科学院植物研究所光合作用研究室,获硕士学位
2004.8 美国伊利诺伊大学植物系,获博士学位
2004.8-2006.3美国伊利诺伊大学植物系,博士后
2006.3-2008.8美国伊利诺伊大学植物系,研究助理教授
2008.8-2017.7 中国科学院上海生命科学研究院 研究员,中科院-马普青年科学家小组组长
2017.7-现在 中国科学院分子植物科学卓越创新中心(植物生理生态研究所) 研究员

朱新广研究员长期开展光合作用系统生物学研究,构建了涵盖从代谢、细胞、叶片、个体、群体多层次的光合作用系统模型,整合各个尺度模型成功构建数字植物模型,以此为基础发现了一系列提高光能利用效率的新靶点,支持了作为高光效育种改良及栽培方案优化实践;长期开展C4光合作用进化及改造研究,在C4光合途径划分、进化路线、C3向C4光合途径改造方案等研究领域做出系统性工作;建立了整合作物光合作用表型组平台。由于发现提高光合效率的新途径,2013年被国际光合作用协会授予“Melvin Calvin - Andrew Benson Award”。曾任Global Change Biology Bioenergy 编委;现任Plant Cell and Environment, Frontiers in Plant Physiology,Royal Society Open Science 和 Frontiers in Plant Systems Biology编委,创立in silico Plants 杂志,是F1000Prime的faculty,创立数字植物网络计算平台;申请专利40多项,发表文章230多篇,被引用25000次以上,H index 65,进入Elsevier 2020-2025年中国最高引学者名单。

研究工作

主要开展光合作用系统生物学相关研究,包括利用系统生物学方法,建立多尺度光合作用系统模型,挖掘并实现提高光能利用效率的新途径,开展模型指导下的作物高产育种;利用合成生物学手段提高作物光能利用效率,为高光效育种、高光效栽培提供全新技术途径; C4光合作用进化、发育及改造研究;发展基于光伏发电及植物工厂技术的浮萍饲用蛋白生产。

主要成果

粮食事关国计民生,粮食安全举世关注。解决粮食安全的重要途径是提高作物单产。近十多年来,我国主要作物单产徘徊不前,粮食增产受到了瓶颈制约。大量理论及大田试验表明,提高作物的光能转化效率是提高作物单产的一条有效的途径。朱新广博士以作物高产为研究目标,长期开展作物高光效研究。团队工作不仅直接支持作物高光效育种,而且为我国碳达峰、碳中和及饲用蛋白替代提供植物解决方案。主要成绩包括:

1、建立数字植物模型体系:建立了代谢、细胞、器官、个体、群体等层次上的系统模型,建立数字植物模型体系;建立了基于贝叶斯框架的模型参数估计算法,为模型-数据耦合提供新途径;发展了模型参数化所需的测量及算法;连同国际同行,建立 in silico Plants杂志,推动植物系统生物学发展。

2、系统探明提供光能利用效率新靶标:发现一系列提高光能利用效率的新靶标,其中包括改变细胞壁和叶绿体被膜透性及提高叶绿体中碳酸酐酶活性以提高对叶绿体CO2供给;发现降低光合天线提高冠层光合效率;提高EmBP1表达以提高高光下的光合效率;发现ChSDG控制低光下光合效率;发现NHX1控制闪动光下的气孔开关速度;基于浮萍、水稻等植物,构建全基因组水平的高光效元件库,为作物高光效改造提供核心基因资源。

3、构建作物光合测量仪器及光合表型平台:研发从叶片到冠层的全景式光合作用测量仪器、设施及平台,搭建我国光合作用核心仪器研发团队,为光合作用基础研究提供原创仪器支持,为田间作物的光合性能的高通量测量提供测量平台。

4、C3植物的C4改造:系统研究C4植物从C3进化的环境条件、进化驱动力、进化的分子历程及关键性状的分子遗传基础,利用进化驱动的合成生物学策略等,探索C3植物的C4原型创建路径。

5、发展基于光伏-植物工厂技术的蔚蓝农业生产技术,建立新型饲用蛋白供给系统:结合植物工厂与光伏发电,建立国产的基于系统模型及人工智能策略的植物工厂智能环控系统,发展全新的高效零碳设施农业模式,发展机遇植物工厂的浮萍饲用蛋白大规模生产模式,探索产业化模式,为我国饲用蛋白供给提供核心技术。

6. 建立模型指导的作物高光效育种技术:基于作物群体光合及数字植物整体模型,并有效利用大田光合表型测量平台及算法,建立作物高光效育种路径,为我国主要作物(水稻、玉米等)高光效育种提供技术。


    1. Jiaren Zhou, Yu Zhang, Man Zhang, Mengqi Zhang, Qingfeng Song, Xin-Guang Zhu#, Minjuan Wang# (2026) Leveraging time-series point clouds for dynamic crop canopy monitoring: quantifying phenotypic variability and assessing leaf-level photosynthetic contributions. Plant Phenomics (Accepted).

    2.Ying Wang, Aidi Luo, Ming-Ju Amy Lyu, Yu-Meng Wang, Yuhui Huang, Xiaoxiang Ni, Jianzhao Yang, Yuan Wen, Xin-Guang Zhu. The Inducibility of Cyclic Electron Transport is Linked to the Transition from C3-C4 to C4 Photosynthesis in the Genus Flaveria. Plant Physiology (Accepted).

    3.Lyu MJ et al., Network biology identified GLK1 as a master regulator of photosynthesis, nitrogen assimilation and photosynthate allocation in rice. Journal of Genetics and Genomics (Accepted).  

    4.Yuwei Jiao, Yanhui Dou, Lihua Wang, Xin-Guang Zhu# and Huiqiong Zheng# (2026) Identification of PsbS binding proteins in Arabidopsis thaliana leaf chloroplasts under high light using TurboID-based proximity labeling. Frontiers in Plant Sciences. 16:1705804. https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1705804

    5.Linxiong Mao, Yingjie Wang, Runrui Yu, Yajun Lin, Pengfei Zhou, Meixia Ruan, Huiqiong Zheng, Na Li, Yuxiang Weng, Minrui Fan*, Xin-Guang Zhu* (2026). NPQ dynamics can be regulated by PsbS protein sequence substitution. Plant Communications. Volume 7, Issue 1, 101582. https://doi.org/10.1016/j.xplc.2025.101582

    6.Liangchao Deng, Leo Xinqi Yu, Linxiong Mao, Yanjie Wang, Xiyue Guo, Minjuan Wang, Yali Zhang, Qingfeng Song#, Xin-Guang Zhu# (2025) Leaf bidirectional reflectance distribution function (BRDF) prediction with phenotypic traits in four species: Development of a novel measuring and analyzing framework. Plant Phenomics. Volume 7, Issue 4, 100135. https://doi.org/10.1016/j.plaphe.2025.100135

    7.Stephen P. Long, Yu Wang, Elizabete Carmo-Silva, Amanda P. Cavanagh, Martin C. Jonikas, Johannes Kromdijk, Benedict M. Long, Amy Marshall-Colón, Diwakar Shukla, Robert H. Wilson, Xin-Guang Zhu, Elizabeth A. Ainsworth (2025) Feeding from the Sun – Successes and Prospects in Bioengineering Photosynthesis for Food Security. Cell. Volume 188, Issue 24, Pages 6700-6719. https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.10.033

    8.Fusang Liu, Guichao Yu, Wenfeng Wu, Pengfei Zhou, Paul C. Struik, Xinyou Yin# and Xin-Guang Zhu# (2025) A method for quantifying 3D variation in photosynthetic ability in maize canopies. Plant Physiology. Volume 199, Issue 3, kiaf557, https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf557  

    9.Yu Wang, Xin-Guang Zhu (2025) A practical guide to using a kinetic model for improving the efficiency of C4 photosynthetic metabolism. in silico Plants. Volume 7, Issue 2, diaf010. https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diaf010

    10. Zhou Jiaren, Song Q, Li W, Zhang MQ, Zhang M, Zhu X-G*, Wang M* (2025) High Throughput 3D Phenotyping of Canopy Occupation Volume as Major Predictor of Rice Canopy Photosynthesis. Rice Science. Volume 33, Issue 1, Pages 99-112. https://doi.org/10.1016/j.rsci.2025.10.002

    11.Jiaren Zhou; Yu Zhang; Man Zhang; Qingfeng Song; Mengqi Zhang; Xin-Guang Zhu#, Minjuan Wang# (2025) Leveraging time-series point clouds for dynamic crop canopy monitoring: quantifying phenotypic variability and assessing leaf-level photosynthetic efficiency. Remote Sensing of Environment.  https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5271058

    12.Matt Stata, MingjuL v, Hongbing Liu, Shifeng Cheng, Xin-Guang Zhu, Tammy Sage, Rowan Sage (2025) How evolution repeatedly builds complexity: A case study with C4 photosynthesis in Blepharis (Acanthaceae). New Phytologist. Volume 248, Issue 4, pages: 1609-1611. https://doi.org/10.1111/nph.70426

    13.Lyu, M.-J.A., Du, H., Yao, H., Zhang, Z., Chen, G., Huang, Y., Ni, X., Chen, F., Zhao, Y.-Y., Tang, Q., …, Zhu, X.-G. (2025) A dominant role of transcriptional regulation during the evolution of C4 photosynthesis in Flaveria species. Nature Communications. 16, 1643. https://doi.org/10.1038/s41467-025-56901-y