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[成果] 1800240653 江苏
R711.6 基础研究 医院 公布年份:2018
成果简介:为保护人类生育力,具有医学史里程碑意义的试管婴儿技术解决了输卵管性不孕。但宫腔粘连(IUA,即Asherman综合征)导致的子宫性不孕仍是阻碍人类生殖、亟待解决的难题,在不孕症中患病率高达25-30%。手术分离是治疗IUA的唯一方法,然而重度患者术后粘连复发率>60%,且子宫内膜瘢痕化,胚胎不能着床(好比水泥地种庄稼)。因此,探明其内在分子机制,创建子宫内膜功能性重建方法具有重大意义。 该研究首次阐述了IUA子宫内膜分子病理特征,研发了促进子宫内膜功能再生的材料,率先探索了不同种子细胞和内膜再生微环境逆转IUA内膜病理改变的策略,创建了基于分子新机制引导子宫内膜功能性再生、预防粘连复发、抑制内膜瘢痕化的新方法,并成功用于临床,取得下列突破: 1.创建了子宫壁严重损伤标准化的大鼠和小型香猪模型,探明了不同功能性生物材料、不同种类干细胞促进子宫壁修复的作用和机制。 2.揭示了IUA子宫内膜分子病理特征,发现内膜上皮ΔNp63异源性高表达使内膜干细胞成静息状态,其不能增殖分化是造成IUA不孕的关键因素。 3.研发了引导组织功能再生的生物材料,创制了干细胞复合胶原支架制备的标准方法,用于IUA修复,并获多项发明专利。 4.创建了治疗IUA的新手术方法,解决了维持较高外源性干细胞浓度与受损内膜较大面积接触,并使其持续分泌再生因子的关键难题,使再生微环境改善,子宫内膜功能性重建率>60%。利用此新的手术方案,课题组采用自身骨髓单个核细胞复合胶原支架治疗了11例重度IUA患者,9例受孕,7例活产。完成了中国第一株临床使用级人脐带间充质干细胞修复复发性重度IUA子宫内膜的I期临床研究,证实其安全性,诞生了全球首例异基因干细胞治疗此类患者的婴儿,经治26例,16例粘连程度改善,8例获得活产。课题组通过术后3个月内膜组织STR检测与移植细胞STR比较,证实异体干细胞未直接参加内膜组织重建,而是通过旁分泌作用降调ΔNP63,促进内膜再生。 该研究获中科院战略性科技先导专项、国家自然科学基金、省重点研发计划等资助。发表SCI论文46篇(影响因子230.1),授权国内及国际发明专利20项、实用新型专利5项。 该研究得到国内外学界广泛认可(SCI他引2213次,其中8篇代表论文SCI他引200次)。受邀在《Science》“Regenerative Medicine in China”专栏撰写智能生物材料在组织再生中的应用(http://science.sciencemag.org/content/336/6080/497.3)。美国著名生殖医学家Simon教授和生物工程学家Atala教授认为该胶原支架复合生长因子/干细胞用简单的物理方法解决了聚集细胞或生长因子在损伤局部的难题(PMID: 28028711,22748231)。瑞典、日本专家则认为MSCs复合胶原支架促进组织再生和血管生长是全球首创,它提高了干细胞使用安全性,降低了移植手术的复杂性(PMID: 28357688,25043501)。乔杰院士“人类生育力保护的机遇与挑战”述评指出:南京鼓楼医院用自体干细胞和智能生物材料修复重度IUA成功分娩,代表中国生殖领域干细胞技术取得重大突破(中国实用妇科与产科,2016;32:8-12)。2014年CCTV新闻联播把该项目列入科技引领成果播出。
[成果] 1700520385 北京
S511 基础研究 谷物及其他作物的种植 公布年份:2018
成果简介:为了突破水稻产量瓶颈,育种家提出了理想株型的概念,希望培育出分蘖数适宜、茎秆强壮、穗大粒多的高产理想株型品种,同时具有优良的食用品质,实现新绿色革命。该项目围绕“水稻理想株型与品质形成的分子机理”这一核心科学问题,鉴定、创制和利用水稻资源,创建了直接利用自然品种材料进行复杂性状遗传解析的新方法;揭示了水稻理想株型形成的分子基础,发现了理想株型形成的关键基因,其应用可使带有半矮秆基因的现有高产品种的产量进一步提高;阐明了稻米食用品质精细调控网络,用于指导优质稻米品种培育。该项目强调基础理论研究与生产实际应用的结合,将取得的基础研究成果应用于水稻高产优质分子育种,率先提出并建立了高效精准的设计育种体系,示范了高产优质为基础的设计育种,培育了一系列高产优质新品种,为解决水稻产量与品质互相制约的难题提供了有效策略。研究成果在《Nature》等国际权威学术刊物上发表,多次入选“中国科学十大进展”和“两院院士评选中国十大科技进展新闻”,引领了水稻遗传学的发展,具有重要的国际影响。
[成果] 1800130389 北京
R596.2 基础研究 医院 公布年份:2018
成果简介:眼皮肤白化病(Oculocutaneous albinism,OCA)是一种以皮肤、毛发和眼睛色素减低或缺失为特征的人类单基因遗传病,主要表现为常染色体隐性遗传。世界范围内OCA的患病率约为1/17,000,群体携带率约为1/65,据此估算中国约有8万白化病患者和2千万无临床表现的携带者。根据临床表现和所涉及基因的不同,OCA可分为非综合征性和综合征性两大类。其主要危害是导致视力减退,多数患者的视力不到0.1。综合征性白化病往往累及多个组织、器官,可伴有出血、肺纤维化、炎性肠病、心肌病、免疫缺陷、神经精神损害等,多数于中年期死亡,已被列入中国出生缺陷干预的疾病种类之一,迫切需要结合基因分型结果进行遗传咨询和产前诊断,减少严重白化病患者的出生。除对症治疗外,OCA尚无有效治疗办法,结合基因分型指导不同的对症治疗,是白化病精准医学的重要内容。 该项目在白化病的基因诊断、新致病基因的鉴定、功能分析以及产前诊断与遗传咨询等方面开展了深入系统的工作,负责“中国遗传咨询网-白化病版块”的遗传咨询工作。建立了迄今中国最大的白化病数据资源库,含患者及家系1000例,样本数2000例。完成了最大规模的白化病基因分子流行病学研究,明确了中国白化病的分子流行病学规律,建立并优化了适合中国人的白化病基因诊断流程,并对110个已生育过白化病患儿的家庭成功实施了研究性的产前基因诊断。首次鉴定出14例中国HPS综合征性白化病(包括HPS1、HPS3、HPS5及HPS6),发现并鉴定了100余种首报的白化病新病理突变,丰富了人类白化病基因突变数据库。利用全外显子组测序技术,在国际上首次报道了一种新的白化病类型,被“国际人类基因命名委员会”收录为OCA6,对其发病机制进行了深入研究,阐明了一种新的白化病发生的作用机制,并提出了白化病的精准诊疗方案和出生缺陷防控的综合策略。为中国白化病基因诊断和产前诊断工作奠定了基础,也为遗传咨询提供了大量有益信息。该项目在白化病研究方面取得的成果为精准医学的提供了成功范例。 已在国内外杂志发表论文40余篇,其中被SCI收录36篇,总影响因子155,引用583次。在皮肤病学顶尖杂志Journal of Investigative Dermatology上发表论文2篇,Pigment Cell and Melanoma Research上发表论文3篇。应邀撰写白化病相关综述3篇,在白化病国际同行中具有一定影响。
[成果] 1800070282 河北
S512.12 基础研究 谷物及其他作物的种植 公布年份:2017
成果简介:该项目主要开展异源细胞质小麦种质创新和核质杂种新品种选育及应用研究,属农作物育种领域。 在对24种小麦野生近缘种细胞质遗传效应深入研究,明确了D型、D2型异源细胞质对小麦能产生有益遗传效应基础上,将普通春麦细胞核导入粗厚山羊草和节节麦细胞质中,创制出一批新型核质杂种,再结合杂交育种、品质育种、生态育种及分子育种,在国内率先育成了适合不同生态类型区种植的优质、高产、抗旱节水、广适性核质杂种系列特色春小麦新品种小山8645、小山9659和小山2134,分别于2009年、1998年通过品种审定。创建的核质杂种小麦育种新技术与传统育种技术只注重核遗传不同,是将核质互作、细胞质效应及核基因重组有机结合,拓宽了小麦育种途径,对小麦育种和遗传学研究具有重要学术价值,达国际先进水平,获国家专利。发表论文30余篇,其中4篇被SCI收录,制定地方标准2个(dB1307/T 124—2011、dB1307/T 125—2011)。新品种突出特点: 1.具有异源细胞质,增加了栽培小麦的细胞质类型,克服了普通小麦品种因细胞质类型单一造成的遗传脆弱性。 2.品种特色鲜明,生态型配套,适应范围广。系列品种生态型不同,种植范围覆盖了冀北坝上高原、坝下高寒丘陵山区和河川区全部春播和夏播麦区。小山9659还可做为救灾品种在冻害严重的冬麦田进行春季补种。解决了春麦品种生态型单一,种植范围窄的问题。 3.高产稳产。区试中小山8645、小山9659、小山2134分别比对照品种增产21.1%、10.4%、22.2%,2个第1位,1个第2位。生产试验中又分别比对照品种增产27.7%、11.1%、23.9%,3个品种均居第1位。增产点次均为100%。小山9659在青海海西州示范推广中最高亩产达650kg,比当地主栽品种增产43.4%。 4.抗病抗逆。小山8645、小山9659均中抗白粉病、叶锈病和条锈病,抗旱指数分别为1.320、1.271,为一级抗旱品种,小山2134抗旱耐瘠,抗倒伏,抗干热风,落黄好。 5.品质优。小山8645和小山9659主要品质指标均达到或超过国家优质强筋麦标准,可作为优质专用麦。 系列品种应用区域遍布中国北部、东北和西北春麦区,据部分应用单位证明,2014-2016年在河北、内蒙和吉林累计推广应用201.7万亩,新增社会总产量8.51万吨,新增销售额1.18亿元,新增利润1.14亿元。其中冀北张、承两市累计191.2万亩,占适宜种植面积的60%以上,新增销售额1.12亿元,新增利润1.08亿元,有力地推动了冀北小麦生产的发展和科技进步,为中国镰刀弯地区小麦恢复性增长发挥了重要作用。
[成果] 1700610104 浙江
S511 基础研究 谷物及其他作物的种植 公布年份:2017
成果简介:(一)项目立项背景: 光身稻具有品质优、光合效率高、容重大、粉尘少等特性,是十分重要种质资源。而中国光身稻特性机理研究和改良应用却很少,有关光身稻基因克隆及表皮毛刺生长分子机理研究还是空白。有必要开展水稻光身基因机理研究以指导光身型水稻育种、加速中国水稻光身化进程。 (二)主要研究内容及成果: 1、水稻光身特性理论研究: 1.1、水稻光身基因克隆及功能验证:将光叶稻嘉64与毛叶稻嘉33杂交并自交获得F2群体,对1447个F2光叶单株基因定位,成功克隆控制水稻表皮毛生长基因GLR1(LOC_Os05g02730)。甲基化检测分析结果表明光叶形成是GLR1被甲基化后导致基因失活所致。GLR1(LOC_Os05g02730)基因RNAi和过表达载体构建及转基因后代材料分析结果表明,GLR1(LOC_Os05g02730)是控制水稻表皮毛生长基因。 1.2、水稻光身特性与病虫危害趋向性研究:晚粳稻区没有光身稻栽培先例,为此,分别对光身稻、毛叶稻以及毛叶稻光身近等基因系,共5个材料,设计了一系列试验方案,经过海南、嘉兴多年试验结果表明:光身特性是自然属性,与其病虫害没有相关性,为光身稻品种推广应用提供科学依据。 2、光身稻品种培育: 经过近30年“南繁北育”系统的改良,育成国内首个光身软米型晚粳品种嘉58。晚粳稻区响应热烈,与勿忘农及全省晚粳稻主产区12个县市建立推广联合体,兴起了产业化开发热潮并涌现出多个热销品牌,先后通过上海、江苏引种备案,种业巨头隆平高科开始介入嘉58安徽、湖北引种推广。嘉58的成功是中国光身稻改良的里程碑;省内外众多企业高效开发、粳稻区消费者高度认可、应用面积快速发展,证明“适当降低直链淀粉含量”、保持较长“胶稠度”育种方法是提高晚粳稻米食味品质有效途径、创新了晚粳稻米食味品质改良育种方法、代表了粳米消费品质育种发展方向。 (三)推广应用及社会经济效益: 嘉58连续四年为省主推品种,2016年浙江第一大晚粳品种并被评为省“十二五”“十大好品种”。以嘉58创建“稻瓜坊”“羽林”“清溪香米”等品牌,多次荣获省优质农产品金奖、“上海海洋大学杯”最佳品质与口感奖金奖及第十届中国优质稻米博览交易会优质产品等荣誉。浙江已推广应用317万亩,增加经济效益4亿多元。还有28万多亩品牌米开发,新增经济效益1.36亿元。嘉58稻瘟病抗性好,农药用量少,生态效益高。
[成果] 1800120045 江苏
S565.03 基础研究 谷物及其他作物的种植 公布年份:2017
成果简介:油料作物育种的关键是改进油脂产量和品质以及保障产量和品质遗传潜力得以实现的抗病、抗耐性状。掌握优异亲本,特别是拥有大量有利的受体亲本是关键。优异亲本(包括优异供体亲本和受体亲本)的合理利用是育种成败的关键。该项目以解决中国油料作物育种中提高单产的突出问题为目标,以油料作物优异受体亲本或骨干亲本为重要研究对象,以研究油脂产量(籽粒产量和油脂含量)和品质(油脂脂肪酸组成和蛋白质含量)等相关性状的遗传构成为重点,开展优异受体亲本的遗传剖析和育种利用的研究。项目主要阶段性成果:对现有的耐旱、优质等特异种质或优异供体亲本进行遗传剖析,揭示其遗传规律,标记、定位甚至克隆重要的目的基因。在该基础上,建立起优良基因资源高效组配的设计育种理念与技术体系,改良现有的优异亲本和创制未来优异亲本。在该领域国际核心刊物上发表SCI论文169篇,在Science和Nature系列刊物上发表论文4篇。获授权发明专利44件;获奖成果10项。选育出优质高产多抗新品种22个,申请品种权保护15项。所获得的主要阶段性成果及创新点如下:(1)从基因组水平解析了油脂合成调控的分子机理。积极参与国际竞争和国际合作,牵头或参与完成了五大油料作物基因组测序。发表甘蓝型油菜和亲本种白菜、甘蓝,棉花,芝麻等油料作物基因组测序和分析。首次以油菜、大豆、芝麻等油料作物全基因组测序为基础,在全基因组水平将关联分析和QTL定位有机结合,揭示优异亲本有利基因群形成的分子机制。(2)从表现型、QTL和基因水平上大规模、系统地剖析中国油料作物优异亲本形成的遗传基础,初步阐明了优异亲本有利基因群的形成机制。通过分子标记手段,研究揭示了大豆、油菜等油料作物优异亲本重要等位基因演化规律。以大豆为例,从野生大豆到地方品种到育成品种,油脂、油酸平均含量逐步升高,同时等位变异的总数在逐步减少,其中,增效等位变异所占比例逐渐增加。通过检测优异等位变异,并通过基因组辅助选择育种保持和聚合将是未来农作物分子育种的一个重要研究内容。(3)提出提高含油量育种的新途径。遗传研究发现母体基因型对油菜种子含油量效极大(达86%)。油菜含油量母体调控机理研究,不仅可以从源头寻找出提高含油量的新途径和新基因,在油脂合成调控基础研究方向取得新突破,弥补现阶段含油量研究多集中于胚珠的缺陷,还可以为其它作物母体调控研究提供借鉴,提供一个新的研究平台。(4)开发出复杂性状遗传解析、基于优异亲本分子育种的系列统计分析方法和相应的软件。在统计分析方法和软件开发方面也取得了突破性的进展,提出了基于“X组学”定位QTX。该项目研制出基于“X组学”定位QTX的新方法及其软件QTXNetwork,能同时开展定位基因组QTS、转录组QTT、蛋白组QTP和代谢组QTM,而且拓展到可对转录组、蛋白组和代谢组分子信息与性状表现型进行关联分析,分析方法和GPU平行软件优化技术均属国际创新。
[成果] 1700440411 浙江
S511 基础研究 谷物及其他作物的种植 公布年份:2017
成果简介:项目组通过对水稻光身特性进行遗传分析,首次克隆了控制水稻表皮毛生长的相关基因GLR1,从分子水平上揭示了GLR1调控水稻表皮毛的发育机理,研究结论对育种家通过利用分子标记辅助选择以及杂交改良等技术手段选育优良光身水稻新品种具有指导意义,为光身稻的育种及推广应用提供了理论基础。针对长江中下游地区水稻生产实际和消费特点,在光身稻理论研究的指导下,通过自创的一年多代选育方法,育成了光身型、低直链淀粉含量、软香米品种嘉58、不育系嘉64A、嘉优中科系列杂交稻的恢复系等标志性、突破性材料。其中嘉58于2013年通过浙江省品种审定(审定编号:浙审稻2013011),2016年获植物新品种权保护(品种权号:CNA20120135.0)。嘉优中科1号、2号、3号2016年分别通过上海市、浙江省和江西省品种审定,2014-2016年连续三年列为浙江省农业厅主推品种,2016年被评为"浙江十大好品种",截止2016年,嘉58在浙江省累计推广317.05万亩,增产稻谷1.34亿公斤,增加经济效益4.01亿元。建立以嘉58为原料的品牌大米11个,其中德清清溪鳖业公司生产的"清溪香米"2013-2015连续三年获浙江省农博会金奖,嘉兴市都市田野生态农业有限公司的"稻瓜坊"品牌大米、湖州旧馆和桥粮油厂的"羽林"品牌大米双双获得2016浙江好稻米十大金奖产品,浙江三羊现代农业科技有限公司的优质嘉58大米荣获2016年度"上海大"杯全国稻田综合种养优质大米评比最佳品质与口感奖金奖,金山都牌"武夷香米"获得2011年第十届中国优质稻米博览交易会优质产品称号。同时嘉58抗性较好,可减少农药施用量,减轻农业污染,具有良好地生态效益。鉴于各地热烈并富有成效的产业化开发,有力推动了周边省市晚粳稻区的示范推广进程,自浙江省品种审定以后,已在上海市通过了引种区试,(引种公告号:沪引种2016第5号)。毗邻的江苏、安徽及属于同一生态类型的湖北晚粳稻区,正在积极开展引种试验,已联合安徽隆平高科、苏州市种子站、江苏中江种业公司,各地引种试验已顺利完成,正在申办有关引种备案。发表SCI论文1篇,中文核心期刊3篇。
[成果] 1600060162 北京
Q943 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:表观遗传学是在传统遗传学基础上发展起来的新兴学科,是研究在DNA序列不变的情况下,基因功能发生可遗传的变化的学科;其中组蛋白修饰、DNA甲基化和小分子RNA调控是表观遗传的主要机制。研究目的:表观遗传调控对农作物抗逆性、开花控制、种子发育和果实品质等农艺性状有着重要的影响,但具体的分子机制还有待进一步阐明。研究高等植物的表观调控,不仅能揭示高等植物表观遗传调控的分子机制,更可为农业生产、品种培育、生物技术应用提供理论依据,为开发农业新技术奠定基础。主要科学发现:系统鉴定了植物组蛋白甲基化和去甲基化的关键因子,阐明了它们调控基因表达和维持转座子活性的分子机制,首次在全基因组水平上证实转座子具有调控功能;率先建立了植物精氨酸甲基转移酶PRMT的纯化体系,分离鉴定了拟南芥AtPRMT4、5、10等重要组分,发现它们通过抑制FLC表达而调控开花;首次揭示了AtPRMT5参与全基因组范围内mRNA前体可变剪切从而调控开花的分子机理;发现了水稻Dicer蛋白OsDCL1、4和3b分别催化miRNA、tasiRNA和phasiRNA的生物合成,阐明了OsDCL4介导产生的tasiRNA靶向ARF基因进而调控水稻外颖发育的分子机理;发现了小分子RNA丰度的变化可导致表观遗传修饰水平的差异。这些发现不仅为探索高等植物表观遗传调控机理奠定基础,也为表观遗传调控在分子育种方面的应用提供了理论依据。成果产生的价值:该项目共发表通讯(含共同)作者论文25篇,其中24篇被SCI收录,总影响因子合计236.7。分别发表在Nature Genetics,Annu.Rev.Plant Biol.,PNAS,Plant Cell,PLoS Genet.和Plant Physiol.等刊物上。该项目研究成果反映了植物表观遗传研究领域的最新进展,在国际上被广泛正面引用或专文评述,论文共被SCI他引816次。该项目研究工作的系统性和原创性得到国际同行的认可,在植物表观遗传学研究领域具有重要的国际影响和学术地位。主要完成人曹晓风博士应邀在国际拟南芥大会、美国Keystone、冷泉港等国内外会议和德国马普研究所等知名学术机构做特邀报告50余次,受到国内外同行的广泛好评。先后担任《中国科学》副主编、Plant Cell和Curr Opin Plant Biol等10种期刊编委,她是Plant Cell创刊以来唯一入选的中国大陆编委。她先后担任中科院创新团队国际合作伙伴计划、基金委优秀创新群体和科技部重大研究计划等植物表观遗传研究团队的首席科学家。对中国植物表观遗传学的学科发展发挥了重要的引导和促进作用。
[成果] 1700050694 浙江
S511 基础研究 谷物及其他作物的种植 公布年份:2016
成果简介:项目组通过对水稻光身特性进行遗传分析,首次克隆了控制水稻表皮毛生长的相关基因GLR1,从分子水平上揭示了GLR1调控水稻表皮毛的发育机理,研究结论对育种家通过利用分子标记辅助选择以及杂交改良等技术手段选育优良光身水稻新品种具有指导意义,为光身稻的育种及推广应用提供了理论基础。针对长江中下游地区水稻生产实际和消费特点,在光身稻理论研究的指导下,通过自创的一年多代选育方法,育成了光身型、低直链淀粉含量、软香米品种嘉58,2013年通过浙江省审定,审定编号:浙审稻2013011,2015年获植物新品种权保护;同时,选育出光身晚粳不育系嘉64A及一批具理想株型的广亲和恢复系,正在中国南方稻区进行示范、区域试验或实施产业化品牌开发。其中,嘉58于2014-2015连续两年列为浙江省农业厅主推品种,从2013年开始连续3年建立高产攻关田和百亩示范方,开展高产栽培技术研究,搞好培训,落实各项措施,并总结出一套相适宜的高产栽培技术,良种良法相配套,出色完成省农业厅0406示范计划及浙江省“省级水稻品种主推”计划,百亩方经农业主管部门组织测产验收,最高百亩方亩产737.7公斤。2013-2015年,浙江省累计推广185.97万亩,按浙江省两年区试平均每亩增产42.2公斤计算,增产稻谷7847.9万公斤,增加经济效益2.35亿元。德清清溪鳖业、嘉兴农投等公司开展鳖稻共养、鸭稻共生、放养寄生蜂等利用生物防治技术生产的嘉58软香米,主要为绿色无公害或有机生态大米,每公斤高于市场价1-1.5元,受公司优质优价的带动,嘉58的稻谷收购价,每公斤高出普通晚粳稻谷0.4元以上,建立以嘉58为原料的品牌大米11个。具理想株型的广亲和光身稻恢复系配制的杂交稻,在中国南方稻区单季晚粳组2013-2015连续三年产量居第一位,嘉优中科3号2015年通过浙江省初审,嘉优中科1号通过上海市生产试验,嘉优中科2号2015年通过江西省生产试验。发表SCI论文2篇,中文核心期刊3篇,申请国家发明专利1项。光身稻基因及相关机理研究论文发表在《Rice》2012年第5期;一年多代育种方法研究论文发表在《Breeding Science》2015年第3期,同时该方法申请国家发明专利(申请专利号:201510155780.1)。
[成果] 1500400023 北京
[Q949.7, Q945.53] 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2014
成果简介:与单细胞生物和动物相比,被子植物的有性生殖过程尤其复杂,人们对其调控机理知之甚少。因此,对高等植物有性生殖分子机制的解析,将丰富人类对自然的认识,促进植物生殖生物学的发展,在遗传育种上具有重要应用价值。该项目在被子植物有性生殖的分子调控机制方面取得了以下创新研究成果:示了细胞核仁功能的精细调控是胚囊发育的关键因素。通过对slow walkerl(swal),swa2,gametophyte factor1(gfa1)等突变体的分析和相关基因的功能研究,发现这些基因调控核糖体生物发生过程,从而控制配子体细胞有丝分裂进程和胚囊发育;提出RNA加工和核糖体发生等核仁功能的调控是胚囊发育的关键因素。该成果丰富了人类对胚囊发育分子机制的认识,受到了国际同行的关注和认同。现和证明了中央细胞在花粉管导向中的关键调控作用。被子植物花粉管导向是一个受多种信号调控的过程,以前认为只有助细胞在胚囊花粉管导向中起作用,而该研究证明,在中央细胞特异表达的CENTRAL CELL GUlDANCE(CCG)蛋白是一个全新的转录调控因子,通过调控下游基因的表达而参与花粉管导向过程,其突变导致胚囊不能吸引花粉管,该研究证明了中央细胞在花粉管导向中的关键调控作用。此发现改变了人们多年来形成的只有助细胞参与花粉管导向的观点,为该领域近10年来的重要进展,产生了较大的国际影响。现了细胞核定位的PPR蛋白在早期胚胎发育过程中的转录调控作用。Pentatricopeptide Re-peat(PPR)蛋白是在线粒体和叶绿体中参与RNA编辑加工的一类功能保守蛋白,它们是否还具有其他功能尚不清楚。该项目首次发现了一个核定位的PPR蛋白GLUTAMINE-RICH PROTEIN23(GRP23),它作为一个关键的转录调控因子,通过募集RNA聚合酶Ⅱ控制早期胚胎发生。该发现拓宽了人们对于PPR蛋白功能和高等植物早期胚胎发生分子机制的认识,作为重要进展在《Plant Cell》杂志的“In This lssue”中评述。现肌动蛋白基因GhACT1主要参与调控棉纤维的细胞伸长,而与棉纤维细胞分化无关。棉纤维是珠被表皮细胞分化而成的,与胚囊发育、受精和胚胎发生密不可分,具有重要的经济价值。该项目研究了肌动蛋白家族在棉纤维发育中的作用,发现GhACT1主要调控棉纤维细胞的伸长,而与细胞分化无关,尽管该家族成员在序列上高度保守,但是功能各异。该项目在胚囊发生、雌/雄细胞识别、早期胚胎发育和棉纤维生长的分子机理研究方面有重要科学发现,克隆了SWAl、SWA2、GFAl、CCGl、GRP23和GhACTl等多个关键基因。8篇代表论文被《Science》、《Developmental Cell》、《Current Biol-ogy》、《PNAS》、《Plant Cell》、《Annual Review ofPlant Biology》、《Trends in Genetics》等SCI刊物他引229次。主要完成人应邀在国际会议作报告,在Annual Review of Plant Biology和Current O-pinion in Plant Biology等著名杂志发表述评,为Springer等国际出版社出版的图书撰写章节,在该领域产生了重要国际影响。
[成果] 1600400077 浙江
S432.41 基础研究 农业服务业 公布年份:2015
成果简介:双生病毒是一类在多种作物上造成毁灭性危害的植物DNA病毒。双生病毒分布广、种类多、危害重、传播快,病害控制困难。了解双生病毒的种类分布、流行规律、变异进化及致病机理是制定安全、高效的双生病毒防控策略的关键。该项目在973课题、国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目等的资助下,经过15年研究,对中国双生病毒开展了系统研究,主要创新成果如下:1.明确了中国双生病毒的种类分布、生物学特性及病害侵染循环特征。建立了双生病毒快速诊断检测技术,提高了病害的预测预警水平;系统调查了双生病毒在中国的发生分布,明确了双生病毒在22个省市发生,分离鉴定41种双生病毒,其中31种为新种,占全球发现的双生病毒总数的13.5%,发现的新双生病毒数量居国际首位;发现17种双生病毒伴随有卫星DNA,测定了250种卫星DNA的全长基因组序列:构建了双生病毒及卫星DNA的侵染性克隆,明确了病毒及卫星DNA在致病中的作用;确定了多种双生病毒的侵染循环特征,即通过烟粉虱在杂草-作物或作物-作物间循环传播,为双生病毒病的控制奠定了基础。2.解析了双生病毒的种群遗传结构和变异进化规律。发现双生病毒遗传结构是异质种群,病毒种群具有准种特征,具有与RNA病毒相似的突变率;双生病毒卫星DNA的变异主要集中在pci蛋白邻近C端区以及卫星保守区与A-rich之间的非编码区,卫星DNA与伴随的双生病毒基因组存在共进化关系;发现中国多种双生病毒基因组之间存在重组。双生病毒种群的突变和基因组之间的重组导致了新病毒的产生,这对阐明双生病毒快速变异与进化的机制及合理使用抗病品种控制病毒病害具有指导意义。3.阐明了双生病毒及其伴随的卫星DNA的致病机理。首次揭示了双生病毒卫星DNA编码的βC1是重要致病因子和RNA沉默抑制子。发现双生病毒编码的C2能够通过与S一腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDCl)互作并且抑制26S蛋白酶体介导的SAMDC1蛋白降解来影响植物和病毒基因组DNA的从头甲基化过程,促进病毒DNA在植物中的积累。发现双生病毒的C4能够诱导植物中RING-finger蛋白RKP的表达,从而调控寄主细胞周期,促进寄主植物细胞分裂和病毒的高效复制。在明确pci致病机理的基础上,建立了新型高效的基于卫星DNA的基因沉默载体,为快速研究植物基因功能提供了技术支持。项目8篇代表性论文发表在《Plant Cell》、《Plant Journal》和《Journal of Virology》等期刊上,累计影响因子47.049,被《Nature Reviews Microbiology》、《Nature Reviews Genetics》等SCI论文正面引用513次,其中被SCI他引356次,单篇最高被SCI引用133次:20篇主要论文正面引用850次,被SCI他引529次。该项目获国家发明专利7项,相关研究工作获全国百篇优秀博士论文奖1篇、提名奖1篇,浙江省科学技术奖一等奖1项,高等学校自然科学奖一等奖2项。项目研究结果具有原创性,得到国内外同行的广泛认可。
[成果] 1400430016 北京
S565.1 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:大豆是重要经济作物。根瘤菌和大豆其生关系建立和固氮效率对大豆的产量和品质起着决定性作用,在盐胁迫下共生固氮受到影响更大。但课题组对大豆根系结瘤和固氮效率调控分子机制了解甚少。miRNA作为一类21-24nt的非编码小RNA,在动植物发育和逆境响应过程中具有重要作用。为了全面揭示大豆成熟根瘤及盐胁迫下miRNA介导的固氮效率调控的分子机制,该项目用根瘤菌侵染后28天(固氯根瘤)有无盐胁迫处理(6小时)为材料,采用高通量测序技术,在全基因组水平了解了固氮根瘤对盐胁迫和低温响应的miRNA表达变化模式,并发现了多个miRNA参与根瘤和固氮对逆境的适应。共鉴定到12个在大豆功能根瘤中表达水平明显高于其他组织的miRNAs,可能反应根瘤的独特表达模式。通过生物信息学以及分子生物学分析对其靶基因做了预测和部分的验证和表达分析。在对鉴定到的miRNAs相关靶基因进行预测时,发现有一个miRNAs miR-EN(Early Nodulation)的靶基因为生长素信号通路中的重要组分。miR-EN在接菌后28天的大豆叶中表达要比根瘤和根中高。分析表达Pro-GUS转化根的染色结果,发现miR-EN在大豆根的中柱鞘细胞中特异表达带有转化根的嵌合苗接种根瘤菌17天时发现miR-EN在幼嫩根瘤中的表达量明显高,在根瘤外部的厚壁组织区及类菌体聚集区都有较高表迭。接菌后28天miR-EN在固氮根瘤固氮功能区表达较高,而在根中几乎没有表达,说明miR-EN可能在大豆根瘤发育及功能根瘤的固氟过程发挥着非常重要的作用。课题组的结果发现了一个在大豆固氮效率调控中的重要调控分子模块。这项突破性成果,将为解析大豆根瘤固氮效率分子机制开辟新的思路,也为转基因手段和分子辅助育种培育固氮效率高的新品种提供基因资源和科学依据。
[成果] 1400430009 北京
S511.22 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:一个对区域特异性环境条件具有良好适应性的品种,是在自然选择和人工选择的压力下,通过不断改变自身的基因组序列或者结构即等位基因型变异而形成的。因此,采用全基因组分子标记选择技术培育主栽品种背景下各重要农艺性状优良等位变异单基因系,按照地区育种目标要求对各单基因系进行不同方式的组装,发掘各优良等位变异在特定遗传背景和特定生态条件下对综合农艺性状的最佳组合效应,是实现新育成品种的产量、品质和抗性同步协调提升、有效解决东北粳稻“单产不高、总产不稳”现实问题的关键。聚合基因系表型特征:株高:93厘米(-12厘米),抗倒伏能力增强;生育期:132天(-7天),孕穗期低温冷害风险降低;品质:长宽比25左右,外观品质极佳;稻瘟病:抗穗瘟能力3级以上(穗瘟发病率5%以下;穗粒数:109粒(-6粒);千粒重:27.1克(+1.1克);产量:与原品种无显著差异。
[成果] 1400430018 北京
S435.121.46 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:MYB转录因子被广泛证实参与植物生物和非生物胁迫的应答,但是其抗病方面的详细研究并不多且主要集中在拟南芥和烟草中,而在麦类作物抗病方面的研究还很少,这方面的机理很不清楚。课题组从未接菌处理及接菌小麦白粉病生理小种E09的不同小麦品种中克隆获得TaMYB1基因全长cDNA。基因瞬时表达显示TaMYB1正调小麦白粉病抗性,蛋白互作分析表明小麦TaWRKY1与TaMYB1互作并且可以阻遏后者的DNA结合活性,有意思的是大麦抗病蛋白MLA也可以与TaWRKY1及TaMYB1互作。以上结果说明麦类作物中白粉病抗病相关转录调控途径功能的高度保守,为此课题组构建了表达TaMYB1的多个小麦转基因材料,下一步将开展麦类作物白粉病抗病相关转录调控网络的解析研究和上下游组份的鉴定工作,进一步的研究结果将很好地整合现有的研究成果并可能用于指导小麦抗病分子育种实践。获得专利:一种小麦蛋白TaMYB1及其编码基因与应用专利申请号:2D1210295409.1,申请日期:2012-08-17。
[成果] 1400520764 北京
Q421 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:复杂神经回路的建立依赖于每个神经纤维沿着既定的路线生长到其正确的靶位置。沿背腹体轴(D/Vaxis)的神经生长机制被研究的相对清楚,但是沿前后体轴(A/Paxis)的神经生长机制研究相对较少。课题组利用线虫头部的一组RME神经元为研究对象,通过大规模的遗传筛选发现Wnt通路影响RME神经沿A/P轴的生长:CWN-2是起吸引作用的Wnt配体,通过Frizzled受体CFZ-2和MIG-1将信号传递给DSH-1;酪氨酸孤独受体CAM-1/Ror2与CWN-2及其受体MIG-1和CFZ-2存在遗传学上互作,暗示其可能作为Wnt的共同受体;酵母双杂筛选发现CAM-1可以与Wnt下游效应分子DSH-1结合。那么Wnt通路是怎样被调控的呢在转录因子ahr-1的突变体中,RMEL/R采取RMED/V细胞命运,在Wnt信号作用下沿前后轴异位长出神经。而在RMED/V中过表达AHR-1会使RMED/V采取RMEL/R细胞命运表现为神经变短,这与Wnt信号下调的表型相似。这说明AHR-1可能间接的负向调控了Wnt通路的水平。通过后续的遗传和生化的研究手段,课题组发现AHR-1和它的结合蛋白AHA-1可以直接调节cam-1的转录水平。另外,课题组还发现潜在的RAB-5GAP蛋白TBC-17可能通过与DSH-1的相互作用参与Wnt信号小体的内吞,并且RAB-5及RAB-11参与的内吞作用在RME神经生长中起到重要的作用。综上所述,课题组发现Wnt蛋白作为吸引信号参与RME神经的前后轴生长,内吞通路可能参与调控RME神经元中Wnt水平的高低,并且调控RME神经元细胞命运转化的转录因子AHR-1可能间接的负向调控了RME神经元中的Wnt信号。
[成果] 1400520363 北京
S143.2 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:在课题执行期间,在不同生态区(河北、甘肃和广东)、不同土壤类型(北方石灰性土壤和南方酸性土壤)开展了多年、定点的田间试验,并与室内模拟研究相结合,综合运用植物营养学、分子生理学、土壤学研究方法,以玉米及其两种典型的种植体系玉米-豆科间作和小麦-玉米轮作为研究对象,围绕课题计划要点,重点研究了:(1)作物磷高效基因型吸收利用肥料磷和土壤累积态磷的生物学潜力及其关键根际过程;(2)磷供应强度调控根际过程、提高作物磷吸收利用效率的机制;(3)玉米-豆科间作和小麦-玉米轮作体系磷高效利用机制及其根际调控途径。获得如下主要结果:(1)明确了磷高效玉米基因型高效吸收利用磷的生物学潜力及其关键根际过程在根系形态和生理过程中,根系形态是玉米高效利用磷的关键根际过程。根据磷高效关键根际过程和分子标记辅助选择技术相结合,选育出磷高效玉米基因型NE15,与大面积推广品种相比,NE15可在少施磷肥的条件下仍能获得高产,在生产上具有节约磷肥、降低环境风险的较大潜力。(2)揭示了磷供应强度调控根际过程、提高作物磷吸收利用效率的机制利用农学和分子生物学相结合的研究方法,明确了华北平原小麦-玉米轮作体系获得高产的适宜供磷水平,小麦(科农9204)可在Olsen-P20mgkg-1获得最高产,玉米(NE15)可在6mgkg-1获得高产。在适宜供磷水平下,强化了根系形态过程,但抑制了根系生理功能。与小麦相比,玉米可在更低的供磷水平达到最大根系干重和最大总根长,且较高的菌根真菌侵染率与较高的菌根吸磷途径基因表达量协同,这是玉米可在更低供磷水平下高效吸收磷、并获得高产的重要根际过程基础。(3)建立了根层养分调控和恒量监控相结合、根系形态和生理协调的根际调控途径通过该课题对不同供磷强度下根际过程的最新理解,课题组发展了根层养分调控与恒量监控相结合的根际调控理论与途径,即:将根际过程对土壤磷响应的临界值作为下限,将农学需求的临界值作为上限,通过优化养分管理、强化根际过程,达到高产和磷高效利用的协同实现。并针对玉米根系生理过程较弱的问题,发展出磷高效玉米基因型调控、局部施肥调控和玉米-豆科间作调控强化玉米根系生理过程、协调根系形态和生理的根际调控途径,并解析了相关机理。
[成果] 1400430021 北京
Q785 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:植物种子和器官大小是一个重要的农艺性状,其调控机制也是一个基本的发育生物学问题。然而,植物是如何知道并决定其器官最终大小的分子机理并不清楚。课题组鉴定出一个具有较小的种子、较短的花器官和叶片的突变体stn1。基因克隆表明STN1编码了G蛋白Y亚基AGG3。过表达STN1/AGG3产生大种子、花器官和叶片。并且,在拟南芥中过表达油菜同源基因Brstn1也能够产生较大的种子和器官,暗示植物特异的STN1/AGG3基因在作物高产育种中具有潜在的应用价值。细胞生物学分析表明STN1通过调控细胞分裂从而影响细胞的数目以及器官的最终大小和形态。STN1/AGG3定位于细胞质膜。遗传学分析显示STN/AGG3调控器官大小的功能依赖于G蛋白α亚基(GPA1)和G蛋白β亚基(AGB1)。该研究发现了STN1/AGG3是植物种子和器官大小调控的重要因子,揭示了G蛋白信号途径调控植物种子和器官大小的新功能。该研究在理论上,为进一步理解植物种子和器官大小调控的分子机理提供新的线索,在实践上,也将为作物高产育种提供理论基础。
[成果] 1400430006 北京
S511 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:水稻产量往往与稻米品质呈负相关,即高产水稻品质较差,而优质水稻产量较低,出现了“鱼和熊掌不可兼得”的情况,选育既优质又高产品种是当前水稻育种技术面临的一大难题。中国科学院遗传发育所傅向东研究组与合作者,研究发现了一个可以同时影响水稻品质和产量的重要基因GW8,将它应用到新品种水稻的培育中,有望获得既优质又高产的水稻品种。GW8基因是控制水稻种子大小的正调控因子,该基因表达水平高低与稻米品质和产量密切相关。在优质Basmati水稻中,GW8基因存在自然变异使该基因表迭下降,导致稻米籽粒变细长,影响了色泽和淀粉粒结构等方面,进而提升稻米品质;而中国大面积种植的高产水稻品种含有的是GW8基因的另一变异类型,它能促进细胞分裂和增加稻米粒重,显著提高水稻产量。该研究团队还发现了一个新的等位变异,同时兼具优质和高产两个优异特性,将它引入中国高产水稻品种,在保证产量不减的基础上可显著提升稻米品质。GW8基因的发现和应用有望解决水稻高产和优质之间的矛盾,也为揭示水稻品质和产量协同改良的分子机制研究提供了新线索。相关研究论文发表在2012年6月24日Nature Genetics(44:950-954)上。
[成果] 1400520284 北京
Q945.3 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:细胞分裂素参与了调控植物生长发育的众多过程,包括参与对根原生木质部分化与发育的调控。在拟南芥中,细胞分裂素信号通路关键组分的突变导致根原生木质部的发育严重异常。对细胞分裂素调控原生木质部分化的分子机理不甚明了。在该研究中,课题组对拟南芥FBR12基因通过细胞分裂素信号通路调控根系维管束发育的机理进行了系统探索。Fbr12突变导致对细胞分裂素的敏感性降低,根维管束的原生木质部发育异常。FBR12与细胞分裂素受体AHK4、磷酸转运蛋白基因(AHP1-AHP5)在遗传上互作,其相应的多突变体表现为表型相互增强。生化分析表明FBR12、CRE1和AHP1存在于一个蛋白复合体中,而该蛋白复合体的形成受到细胞分裂素调控。此外,fbr12突变导致细胞分裂素信号通路负调控因子AHP6的表达增加,且fbr12突变体表型可以被ahp6突变抑制,表明FBR12作用于AHP6上游负调控AHP6表达。上述结果为解析FBR12调控细胞分裂素信号通路的分子机制提供了新线索。课题组同时还对CKI1、ARR等重要组分调控细胞分裂素信号通路与生长发育的分子机理进行探索。
[成果] 1400521400 北京
Q786 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:该项目从小麦K型细胞质雄性不育系线粒体基因组22个特有的orf入手,利用RT-PCR和Northern杂交技术检测出7个orf(包括orf256、orf299、orf982、orf1331、orf1459、orf1471和orf1484)在不育系和保持系之间有明显差异,将其进行原核表达发现它们对大肠杆菌没有明显毒害作用,进一步用拟南芥花药特异启动子A9驱动,酵母线粒体蛋白COXIV导肽引导构建转化载体转化拟南芥,发现只有orf1471的转基因植株出现部分花粉败育的表型,说明orf1471可能是导致小麦K型细胞质雄性不育系花粉败育的关键基因。同时结合基因芯片技术和蛋白质组学技术分析不育系和保持系花药基因及蛋白的表达情况,发现不育系相较于保持系有许多基因和蛋白上调表达或下调表达,特别是跟物质代谢、能量代谢和信号转导有关的基因和蛋白,说明不育关键基因反向调控了核基因的表达,影响了物质代谢和能量代谢,从而导致花粉败育。利用Western杂交检测细胞色素C的释放及利用TUNEL技术检测DNA的降解发现不育系花药细胞色素C的释放和DNA的降解明显比保持系早而且显著。这些结果为进一步阐明K型小麦核质互作机理和不育基因的利用奠定了基础。
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