香港科技大学(HKUST)PhD博士申请攻略及导师简介

导师简介

如果你想申请香港科技大学 海洋科学系博士，那今天这期文章解析可能对你有用！今天Mason学长为大详细解析香港科技大学的Prof.ZENG的研究领域和代表文章，同时，我们也推出了新的内容“科研想法&开题立意”，为同学们的科研规划提供一些参考，并且会对如何申请该导师提出实用的建议！方便大家进行套磁！后续我们也将陆续解析其他大学和专业的导师，欢迎大家关注！

教授现任香港科技大学海洋科学系副教授，同时担任进化与健康中心主任以及海洋科学研究生项目协调员。他于2008年在纽约州立大学奥尔巴尼分校获得生物科学博士学位。教授是海洋微生物生态学领域的重要学者，特别在蓝细菌（Cyanobacteria）、病毒学（Virology）以及海洋微生物生态学方面有深入研究。

他的研究工作不仅推动了对海洋微生物多样性的认识，还揭示了病毒-宿主相互作用在海洋碳循环中的重要作用。教授目前领导多个国家级和香港研究资助局（RGC）项目，致力于探索海洋微生物与病毒间的复杂互动关系。

研究领域

教授的教学和研究兴趣主要集中在以下几个领域：

1. 蓝细菌（Cyanobacteria）：特别关注原绿球藻（Prochlorococcus）等海洋蓝细菌的生态学、生理学和分子生物学研究。
2. 病毒学（Virology）：研究海洋环境中的噬菌体（bacteriophage），尤其是感染蓝细菌的噬菌体的多样性、结构和功能。
3. 海洋细菌（Marine bacteria）：探索海洋环境中细菌的多样性及其生态功能。
4. 环境微生物学（Environmental microbiology）：研究不同环境因素如光照周期对微生物群落结构和功能的影响。
5. 海洋微生物生态学（Marine microbial ecology）：探讨海洋微生物群落的结构、动态变化以及它们在生物地球化学循环中的作用。

研究分析

1. "Biological interactions with Prochlorococcus: implications for the marine carbon cycle"

发表于《Trends in Microbiology》（2024年）

这篇综述性文章系统总结了原绿球藻（Prochlorococcus）与其他生物体之间的互作关系，尤其关注这些互作对海洋碳循环的影响。原绿球藻是海洋中最丰富的光合自养生物，产生的有机碳占全球总初级生产力的约10%。该文章阐述了原绿球藻与病毒、异养细菌和原生动物等之间的互作机制，以及这些互作如何调节海洋碳的流动和转化。

2. "Structure and assembly of the α-carboxysome in the marine cyanobacterium Prochlorococcus"

发表于《Nature Plants》（2024年）

这篇文章通过冷冻电镜技术首次解析了海洋蓝细菌原绿球藻中α-羧基体（α-carboxysome）的精细结构和组装机制。羧基体是蓝细菌进行碳固定的关键细胞器，本研究发现原绿球藻的α-羧基体具有独特的结构特征，与淡水蓝细菌中的β-羧基体存在显著差异。文章揭示了羧基体壳体蛋白（shell proteins）的排列方式和相互作用，以及RuBisCO酶分子在羧基体内部的精确定位。

3. "Abundant and cosmopolitan lineage of cyanopodoviruses lacking a DNA polymerase gene"

发表于《The ISME Journal》（2023年）

这篇文章报道了一类新型的蓝细菌噬菌体（cyanopodoviruses）家族，其特点是缺少DNA聚合酶基因。通过宏基因组分析，研究团队在全球海洋环境中鉴定出这一广泛分布的病毒类群，并通过实验证实了其感染能力。这类病毒缺乏传统噬菌体所必需的DNA复制机械，提示它们可能采用独特的复制策略，依赖宿主细胞的复制系统。

4. "Cryo-EM structure of cyanophage P-SCSP1u offers insights into DNA gating and evolution of T7-like viruses"

发表于《Nature Communications》（2023年）

这篇文章通过冷冻电镜技术解析了蓝细菌噬菌体P-SCSP1u的三维结构，该噬菌体属于T7类噬菌体家族。研究详细描述了病毒衣壳的结构特征，特别是DNA装载和释放的分子门控机制。文章发现P-SCSP1u具有独特的结构元素，与已知T7类噬菌体存在差异，这些差异可能与其适应特定蓝细菌宿主相关。此外，研究团队通过结构比较，提出了T7类噬菌体进化的新模型，为理解病毒多样性和宿主特异性提供了重要线索。

5. "Biochemical and structural characterization of the cyanophage-encoded phosphate-binding protein: implications for enhanced phosphate uptake of infected cyanobacteria"

发表于《Environmental Microbiology》（2022年）

这篇文章研究了蓝细菌噬菌体编码的磷酸盐结合蛋白（phosphate-binding protein, PBP）的生化和结构特性。磷是海洋中的限制性营养元素，研究发现某些蓝细菌噬菌体携带编码PBP的基因，可能增强被感染蓝细菌对环境中磷酸盐的吸收能力。通过结构生物学和生化分析，研究团队阐明了这种病毒编码PBP的三维结构和磷酸盐结合特性，发现其亲和力高于宿主蓝细菌自身的PBP。

6. "Characterization of extracellular vesicles released from Prochlorococcus MED4 at the steady state and under a light–dark cycle"

发表于《Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences》（2025年）

这篇文章探究了海洋蓝细菌原绿球藻MED4株系分泌的胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）特性，以及它们在稳态和光暗周期条件下的产生模式。研究发现原绿球藻持续释放EVs，这些囊泡含有多种生物分子，包括蛋白质、脂质和核酸。有趣的是，光暗周期条件下，EVs的产生呈现昼夜节律，表明这一过程受到光照的调控。文章分析了EVs的蛋白质组成，发现其包含多种功能蛋白，如膜转运蛋白、应激响应蛋白等，提示EVs可能在细胞间通讯、营养传递和生态适应中发挥重要作用。

项目分析

1. "Interactions and functions of viruses and microorganisms in the hydrosphere"

这一由国家自然科学基金资助的项目（2024年启动）旨在全面研究水环境中病毒与微生物之间的相互作用机制及其生态功能。项目关注不同类型水体（海洋、淡水和过渡带）中的病毒-宿主互作系统，通过整合宏基因组学、单细胞技术和生物信息学方法，探究病毒多样性、感染动力学和对生物地球化学循环的影响。

项目特别着重研究病毒介导的基因水平转移对宿主进化和功能的贡献，以及环境变化（如气候变暖、营养盐输入变化）对病毒-宿主互作的影响

2. "Mechanistic study of the defense systems in marine cyanobacteria against bacteriophage infection"

这一由香港研究资助局合作研究基金（RGC-CRF）资助的项目（2023年启动）聚焦于海洋蓝细菌抵抗噬菌体感染的分子机制研究。项目团队整合了结构生物学、微生物学和计算生物学专长，系统研究海洋蓝细菌中的防御系统，包括CRISPR-Cas系统、限制修饰系统和抗噬菌体感染素等。

通过结构解析、功能验证和进化分析，项目旨在揭示这些防御系统的分子作用机理、调控网络以及在蓝细菌进化和适应中的作用。

3. "Mechanistic and quantitative investigation of the population dynamics of marine cyanobacteria and viruses under light-dark cycles"

这一由香港研究资助局优配研究金（RGC-GRF）资助的项目（2023年启动）专注于研究光暗周期如何影响海洋蓝细菌和噬菌体的种群动态。项目建立了模拟自然光暗周期的实验系统，结合高时间分辨率采样和多组学分析，探究蓝细菌生理状态、基因表达和代谢活动在昼夜周期中的变化，以及这些变化如何影响病毒感染动力学。项目还开发了数学模型，用于预测不同环境条件下蓝细菌-病毒种群的波动。

研究想法

1. 海洋蓝细菌胞外囊泡（EVs）在微生物互作中的生态功能

研究表明，原绿球藻能产生胞外囊泡，但这些囊泡在海洋生态系统中的确切功能尚不清楚。可以设计实验探究：

• EVs在蓝细菌与异养细菌之间物质交换中的作用
• EVs作为病毒感染调节因子的潜力
• EVs在不同环境胁迫下的产生模式及其保护机制
• EVs作为水平基因转移载体的可能性及其生态影响

2. 人工智能辅助的海洋蓝细菌-病毒互作预测模型

利用机器学习和深度学习方法，整合多组学数据（宏基因组、转录组、蛋白质组）和环境参数，构建能够预测蓝细菌-病毒互作动态的计算模型：

• 开发识别宿主范围和病毒感染效率的算法
• 构建环境因素（如温度、光照、营养盐）对互作的影响模型
• 预测气候变化情景下微生物群落结构和生态功能的变化

3. CRISPR系统在海洋蓝细菌中的进化与功能多样性研究

• 基于教授对海洋蓝藻抗病毒机制的研究，可以深入探究：
• 不同生态位中海洋蓝细菌CRISPR-Cas系统的多样性与进化
• CRISPR系统空间记忆（spacer memory）与局部病毒群落结构的关联
• 非规范CRISPR功能在蓝细菌适应性中的作用

4. 光合作用与病毒感染协同调控机制

基于教授关于光暗周期影响蓝细菌-病毒动态的研究，可进一步探究：

• 光合作用复合物组装与病毒感染的分子关联
• 光调控基因在病毒-宿主互作中的角色
• 光合作用中间体对病毒复制的影响
• 建立集成光响应-病毒感染的细胞计算模型

5. 海洋蓝细菌羧基体工程与碳固定优化

基于教授对α-羧基体结构的研究，可设计以下创新性工作：

• 通过蛋白质工程改造羧基体壳体蛋白，优化CO2传导效率
• 重组不同来源的RuBisCO变体，测试碳固定效率
• 设计人工羧基体或混合羧基体系统
• 评估工程化羧基体在气候变化减缓中的应用潜力

申请建议

1. 建立扎实的交叉学科背景

教授的研究跨越微生物学、病毒学、生态学、结构生物学和生物信息学等多个领域。有意申请的学生应：

• 掌握微生物学和分子生物学的核心实验技能，特别是微生物培养、基因克隆和表达、PCR技术等
• 学习基础的生物信息学分析方法，能够处理基因组数据和进行序列分析
• 理解生态学原理，尤其是微生物生态学的核心概念和研究方法
• 熟悉海洋学基础知识，了解海洋环境的物理、化学和生物特性

2. 深入理解教授的研究体系和方法论

仔细阅读教授的关键论文，特别关注：

• 原绿球藻和噬菌体的互作研究方法
• 宏基因组和宏转录组数据分析流程
• 结构生物学与功能验证的结合方式
• 实验室培养系统与环境样本研究的整合策略

3. 设计与教授研究兴趣契合的博士研究计划

基于教授当前的研究项目和发表论文，设计研究计划时应考虑：

• 聚焦蓝细菌-病毒互作中的未解问题
• 提出创新但可行的研究假设和方法
• 结合多学科技术，如组学方法、显微成像和生物信息学分析
• 设计具有理论意义和应用价值的研究目标

4. 发展相关技术能力和研究经验

鉴于教授研究的技术特点，申请者应重点发展：

• 微生物培养和病毒分离技术，特别是海洋蓝细菌的培养方法
• 分子生物学和生化分析技能，如基因克隆、蛋白质表达纯化
• 数据分析能力，包括基因组数据处理、统计分析和可视化
• 建议：参与与海洋微生物学或病毒学相关的研究项目，积累实验经验；学习编程和数据分析工具，如Python、R和生物信息学软件。

博士背景

Ocean，985海洋科学学院博士生，专注于海洋生态系统动力学和气候变化影响研究。擅长运用卫星遥感技术和海洋数值模拟，探索全球海洋环境变化趋势。在研究深海热液生态系统对气候变化响应方面取得重要突破。曾获国家奖学金和中国海洋学会青年科学家奖。研究成果发表于《Nature Climate Change》和《Oceanography》等顶级期刊。