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2015年重点实验室年报
发布时间:2017-07-03
 

 

 

农业部重点实验室工作年报

2015年度

 

 

 

实验室名称:油菜遗传育种重点实验室

依托单位名称:华中农业大学

实验室主任:周永明

实验室学术委员会主任:官春云

通讯地址:湖北省武汉市洪山区狮子山街1

联 系 人: 熊秋芳

联系电话: 027-87281507

   真: 027-87280009

E-mail xiongqf@mail.hzau.edu.cn

 

 

 

 

 

 

 

2016115

 

 

一、 实验室概况

(一)实验室基本概况

(二)研究方向

二、 科研工作及成果

(一)承担科研课题情况

(二)研究工作的主要进展

(三)重大成果及其水平和影响

三、 人才培养与队伍建设

(一)人才培养

(二)队伍建设

四、 学术交流与合作

(一)国际国内合作交流情况

(二)公共研究平台共享交流情况

五、 运行管理

六、 实验室大事记

七、 重要图片及说明

八、 实验室年度报告附表填报说明

一、实验室概况

(一)实验室基本概况

实验室共有固定研究人员21人,其中有中国工程院院士1人,教授11人,研究员1人,副教授7人,其中具有博士学位的教师17人,占81%。具有高级职称的教师80%以上为留学回国人员。实验室现有中国工程院院士1名,第三世界科学院院士1名,国家百千万第一、二层次人才1名,国家和省部级有突出贡献的专家4名,教育部跨(新)世纪人才5名,973首席科学家1名,青年千人计划1人,973课题主持人4名,行业岗位科学家2人,形成了一支老中青结合、主要学术骨干研究方向相对稳定、密切合作、勇于创新、具有蓬勃生机和重要影响力的研究集体。

(二)研究方向

实验室研究方向主要包括:

1、油菜杂种优势利用及相关基础研究;

2、基因组学研究;

3、油菜品质性状的遗传基础及改良;

4、抗逆性的生物学基础;

5、优异种质资源筛选与新基因发掘。

先后发现和研究了黄籽甘蓝型油菜、波里马细胞质雄性不育、生态型雄性不育、核不育的定位与克隆、亚基因组间杂种优势、芸苔属与诸葛菜属间杂种中的遗传规律及新材料创造、芥菜型细胞质HAU6-102A)雄性不育类型等,选育了一大批优质油菜新品种。为全国各科研、教学单位培养、输送了200多名与油菜研究相关的高级专业人才(主要是硕士、博士),是国内培养油菜研究方向博士、硕士最多的单位。目前每年有200多名油菜研究方向的硕士、博士研究生从事油菜研究工作。

本实验室将围绕油菜遗传改良总体目标,将分子生物学技术与常规技术紧密结合,力争在已形成优势的特色领域和对油菜遗传改良关系重大的重点领域取得新进展,在学科发展具有战略性的前沿领域取得突破,使本实验室在这些领域的总体研究水平在国际国内形成优势,培育出优质、高效、有利于可持续发展的油菜新品种,为油菜产业提供品种保证,为全国的油菜育种研究培养人才,提供技术服务和和技术培训,为保障我国油菜产业的可持续发展作贡献。

二、科研工作与成果

(一)主持或承担科研项目及经费

本专业实验室在研国家各类科研课题35项,其中主持“863”计划项目1项;参加“973”课题1项;主持国家科技攻关/国家支撑计划课题2项;主持公益性行业科研课题1项,参加1项;现代农业产业技术体系专项2项。今年新获批国家自然科学基金9项,省基金1项。

(二)本年度研究工作的主要进展

1杂交油菜授粉控制系统的研究与利用

1.1 波里马不育细胞质利用及其恢复基因Rfp的克隆

1972年傅廷栋教授等发现的波里马细胞质雄性不育系(pol CMS)在国内外得到广泛应用,被国际上认为“pol CMS是第一个有实用价值的油菜雄性不育类型”(Fan and Stefansson, 1986; Downey, 1989; Robbelen, 1991)。为了解析pol CMS雄性不育的分子机理,我们对恢复基因进行了精细定位,定位区间中的orf进行序列分析发现其中一个为PPR家族成员,把它作为候选基因构建载体,在不育系材料1141A中进行遗传转化。共获得15株育性得到恢复的单株,对其中 7个单株的T1500个单株进行后续检测,育性恢复的表型均与插入片段共分离。育性的分离情况表明7个株系其中4个株系为单拷贝插入,2个为双拷贝插入,1个为多拷贝插入。充分说明该orf确实是波利马细胞质雄性不育的恢复基因(Rfp)。

RTPCRqPCR分析的结果表明Rfp油菜的根、茎、叶、花和幼蕾各个组织中广泛表达,幼蕾中表达量最高,说明恢复基因可能主要在花药发育早期起重要功能。对该基因的全长(包括启动子区,CDS3UTR)在不育系材料1141A和恢复系材料Bing409中进行比较测序,比较测序结果表明Rfprfp 启动子区和3UTR区分别个有一个SNP,而在CDS上存在45SNP,导致30个氨基酸发生变化,其中12个氨基酸的极性发生变化。亚细胞定位的结果显示Rfprfp均定位于线粒体。这表明该基因表达模式和功能的差异主要是由于CDS区的变异引起的,而且恢复基因与其等位基因功能的差异并非蛋白定位引起的。基于上述的测序结果,开发了针对Rfp的功能标记,可以高效的用于波里马细胞质雄性不育恢复材料的筛选和恢复系的回交选育。

半薄切片结果表明不育单株花药在发育至第5期已经不能形成四个正常的角隅,向后发育也不能形成药室或者形成1-2个异常的药室,而形成的药室中小孢子的发育异常,最终不能形成产生花粉或者产生干瘪的花粉。透射电镜结果表明败育时期出现在花药发育的第3期,不育单株花药中L2层细胞不能正常分化出的药室内壁,中层,绒毡层以及小孢子母细胞。GUS分析结果表明,在花药中,Rfp表达的主要部位在L2层细胞特化出的药室内壁,中层,绒毡层以及小孢子母细胞(小孢子)中,这与不育表型相对应。

为了探究Rfp可能的功能,以pol胞质(不育系)和nap胞质(保持系)线粒体组差异的orf作为探针进行Northern blot的检测,结果发现在遗传转化系和恢复系中orf224转录本发生明显改变,表明Rfp可能参与orf224转录本的加工。对Rfp进行预测发现它具有15PPR结构域,可能与RNA识别相关,但它本身不具有RNA剪切或者其他加工的结构域,据此推测可能还存在其他未知蛋白参与该过程。通过酵母双杂,在甘蓝型油菜花蕾cDNA文库中共筛选到了4个可能与Rfp互作的基因,通过BiFC的检测证实这些互作在甘蓝型油菜的线粒体中真实存在。但是,这个复合体参与orf224转录本的加工的具体机制目前正在研究。

相关研究结果已经向Molecular Plant投稿。

1.2 油菜隐性核不育研究与利用

1.2.1油菜隐性核不育S45A恢复基因BnMs1的研究与利用:

BnMs1的上游和下游的调控网络基因进行了研究,利用启动子截短,找出核心的转录调控区段,再利用酵母单杂技术,获得了上游调控该基因的转录因子。同时利用酵母双杂技术,筛选了高质量文库,获得了一些互作的蛋白。由于BnMs1的启动子为油菜花药特异启动子,对其田间育种应用进行了相关研究,为分子育种打下基础。

1.2.2油菜隐性核不育7365A的遗传模式与利用:

Bnms4a/Bnms4b/Bnms4c BnMs3/Bnms3为控制7365ABC的两对基因,其中 Bnms4a/Bnms4b/Bnms4c 为复等位基因,分别位于N07N19染色体上。BnMs3/Bnms3已经被克隆, BnMs3是与拟南芥叶绿体内膜蛋白ATTIC40高度同源的分子伴侣蛋白,负责核编码蛋白质往叶绿体内部基质的转运。Bnms3相对于BnMs3有不连续的SNP差异,包括核心结构域TPR,结构域截短实验证实了关键结构域的位置。BnMs3是获得性的功能突变,关键结构域上的碱基突变表现出强烈的正选择信号,证实该基因在大约4.7百万年前经历了新功能化的过程。败育的原因不在于Bnms3,而在于Bnms4b基因,BnMs3的新功能可以恢复因其引起的败育。

利用图位克隆中的构建BAC文库的策略克隆了隐性核不育7365A的不育基因Bnms4b基因,该基因为一个年轻的嵌合基因,在已有数据库中找不到其完整序列,由三个原始转录本在大约4.6百万年前形成,相对于其复等位基因Bnms4c为显性不育基因。Bnms4b的复等位位点上的恢复基因Bnms4a已经克隆,育性恢复的分子机理已取得了较好的进展。另外,Bnms4b转化的拟南芥植株表现为彻底的雄性不育,其育性可在特定的热激处理条件下得已恢复,与先前本实验室报道的该油菜不育热激处理育性恢复类似(热激处理使不育系7365A产生花粉进行自交繁殖,再利用自交后代与临保系杂交繁殖,扩大100%不育群体,用于杂交中生产)。并且,该育性系统的另一个恢复基因BnMs3可以稳定恢复该拟南芥的不育表型,这表明利用这些基因可以将该育性系统成功的转移到其他物种中,该优良的育种系统在其他农作物中具有巨大的应用潜力。结合二代测序技术,寻找败育时差异基因表达水平的差异分析,提出不育发生的可能途径,初步建立了Bnms4b引起的败育调控网络。

1.3甘蓝型油菜自交不亲和分子机理研究

根据白菜与甘蓝中自交不亲和S位点基因的信息,我们克隆了自交不亲和系‘S-1300’,恢复系‘10-9-8400’及保持系‘Bing409’中的自交不亲和基因SP11/SCRSRK。根据S位点基因的序列差异,开发了与各S等位基因共分离的分子标记。遗传分析的结果表明,大部分的甘蓝油菜自交亲和性是显性的,而有少量的甘蓝型油菜的自交亲和性是隐性的。来自A基因组上的S位点对控制自交不亲和性有重要的贡献,但还存在S位点以外其它的调控因子影响着自交不亲和的表型,并且在不同的保持系材料中遗传机制是多种多样的。

在前人的研究基础上,我们发现油菜品系‘Westar自交亲和的原因是其A基因组上自交不亲和花粉识别基因BnSP11-1的启动子区存在一个Helitron类转座子插入。序列分析结果表明该转座子是在甘蓝型油菜形成后才插入到BnSP11-1基因上的。启动子缺失分析结果表明,Helitron类转座子的插入打破了BnSP11-1基因启动子上决定其时空特异性表达的顺式元件。通过转基因试验互补BnSP11-1基因的功能得到了自交不亲和的油菜‘W-3’。在此基础上我们提出Helitron类转座子的移动在甘蓝型油菜的形成及进化过程中发挥了关键的作用。

以‘Westar’及转基因的不亲和油菜‘W-3为研究材料,通过转录组测序比较授粉后不同时间点柱头组织中亲和反应与不亲和反应的基因表达变化。我们发现蛋氨酸循环(SAM cycle)路径在柱头组织中很活跃,暗示其可能参与了亲和或不亲和反应,其中蛋氨酸合成酶基因BnMS1 在柱头中的表达量最高。通过RNAi的手段下调BnMS1基因在柱头中的表达部分地打破了‘W-3’的自交不亲和性,证明其为自交不亲和反应的一个正向调控因子。

1.4新型油菜细胞质雄性不育型Hau CMS不育机理研究

芥菜型油菜细胞质雄性不育hau CMS是傅廷栋教授于1999年在华中农业大学发现的新型的油菜细胞质雄性不育类型。通过连续回交,将其倒入到甘蓝型油菜的核背景中。hau CMS芥菜型油菜不育系、甘蓝型油菜不育系败育都非常彻底,不育系没有成熟的花粉粒产生。半薄切片结果表明:hau CMS芥菜型油菜不育系、甘蓝型油菜不育系败育时期都发生在孢原细胞分化时期,属于无花粉囊败育类型。利用透射电镜比较分析hau CMS 不育系和保持系花药的亚细胞结构,结果表明:hau CMS 不育系雄蕊中的线粒体空泡化,发育后细胞发生质壁分离,导致细胞液泡化。通过线粒体基因组比较分析,进一步表明:hau CMS属于异源胞质类型。通过对hau CMS不育系和保持系的线粒体基因组序列对比,找出不育系和保持系特异的开放阅读框,找到与不育相关的ORFs, 利用这些未知功能的ORFs,进一步开发出不育系和保持系特异的SCAR标记,用来区分不育系和保持系;通过构建表达载体,转拟南芥和芥菜型油菜都证明orf288hau CMS的不育基因,导致不育的核心区段主要在该蛋白的C端,而不在N端的跨膜结构区域,表明育性可能与毒性无关; 通过对芥菜型油菜不育系和保持系花蕾提取RNA进行转录组测序,对差异表达基因进行分析。包括MADS box家族的基因在内的很多参与早期雄蕊发育的基因在hau CMS不育系中都下调表达。参与到氧化还原反应,细胞代谢和蛋白合成等路径的基因在不育系中也有下调表达。2013-2014年通过广泛测恢,从1000多份不同的油菜自交系中筛选hau CMS的恢复材料。总共筛选到3份恢复较好的材料,2014-2015年对这三份材料的育性进一步观察,hw795恢复很稳定。其具体的遗传模式还在进一步研究中。

1.5化学杀雄分分子机理研究

化学杂交剂诱导的雄性败育是杂种优势利用的重要途径。叶片施用低剂量的苯磺隆(tribenuron-methyl, TM)可特异性地诱导甘蓝型油菜雄性败育。本研究以两个油菜品种(品系)及拟南芥为研究材料,通过转基因、遗传、免疫和生理生化等多种方法,揭示了苯磺隆诱导雄性败育的机制。苯磺隆处理油菜后,其花药中苯磺隆的积累量远远大于叶片和茎中的积累,随后在花药中造成了更强的乙酰乳酸合成酶抑制和支链氨基酸饥饿。在油菜和拟南芥中组成型表达或花药特异性表达csr1-1D (CSR1的显性突变),具有磺酰脲类除草剂抗性)能够消除苯磺隆诱导的花药特异性的乙酰乳酸合成酶抑制和雄性败育的表型,表明乙酰乳酸合成酶是苯磺隆的唯一靶标,乙酰乳酸合成酶失活是苯磺隆诱导雄性败育的主要原因。苯磺隆涂茎实验显示:将苯磺隆涂于侧枝时,只有被涂抹的侧枝是不育的,其他侧枝和主枝都是可育的;将苯磺隆涂于主枝时,只有主枝和涂抹部位以上的侧枝的不育的,其他侧枝都是可育的。这表明苯磺隆被叶片吸收后主要极性向上运输到花药。组成型表达苯磺隆代谢基因Bel的植株能够消除苯磺隆在花药中的积累及苯磺隆诱导的雄性败育。叶肉和维管特异性表达Bel导致花药只有少量苯磺隆积累,并且苯磺隆处理后植株依然可育,表明叶片喷施的苯磺隆主要通过叶肉和维管极性运输到花药。花药显微和蛋白免疫分析表明,苯磺隆处理或花药特异性干涉乙酰乳酸合成酶基因诱导的雄性败育的花药细胞中,自体吞噬活性被极大地提升。与对照相比,苯磺隆处理植株的小孢子和绒毡层被大液泡化伴随着细胞质被大量降解。另外,自体吞噬抑制剂3-MA处理可以部分恢复苯磺隆造成的花粉败育。这些数据表明叶片喷施的苯磺隆被极性运输到花药,通过花药特异性地抑制乙酰乳酸合成酶造成支链氨基酸饥饿,最终诱导自体吞噬型花药细胞死亡。

研究结果发表在Mol. Plant.2015. 8:1710-1724)。

1.6利用轮回选择创建杂种优势相关群体

   在两个轮回选择群体中(恢复系群体R和保持系群体B),随机选出的528份(R258B270)材料为代表,用分子标记对两群体进行初步分析,结果表明:两个群体内部都具有较好的遗传多样性,两群体在遗传背景上存在较大差异,这与我们建立群体所用材料来源相符,根据遗传距离远的材料能产生较大杂种优势的原理,推断这两个群体在后续育种中有很大潜力。我们与南京农业大学合作共同开发计算机软件,用于分析轮回群体特殊交配设计的试验。共定位到10个性状(主花序角果数、主花序长度、角果长、每角粒数、全株角果数、单株产量、千粒重、总硫甙、含油量、芥酸)86对两位点互作标记。作用方式多样,覆盖面广泛。根据这个结果可以推测:上位性对油菜主要农艺性状的杂种优势表现具有重要作用。

利用油菜60K SNP芯片对从轮回选择恢复系群体改良前后基因组遗传变异进行分析,发现该群体的LD很大,群体内单株不存在明显的亲缘关系。并利用选择性消除分析,共得到672个选择性消除区域(Selective sweep),覆盖了基因组6.95%,约55.6 Mb。其中有53.28Mb(大于96%)分布在C基因组,只有4%左右的选择性消除区域分布在A基因组上。说明我们对C基因组的选择大于A基因组。此外,在改良后群体中共鉴定了431个选择保留SNPFixed SNP),基本上均匀分布与油菜19条染色体上。对选择性消除区域内及选择保留SNP周围基因及QTL分析发现,受选择区域内存在大量前人定位到的QTL和已经克隆的基因。这位我们以后的群体改良和分子标记辅助选择提供了理论基础。

1.7油菜产量相关QTL定位研究

产量性状是一个复合性状受微效多基因控制,直接用来进行QTL定位较难。通常将产量性状进行因子分解,对产量构成因子进行QTL定位。一次有效分枝数、株高、单株生物学产量、单株产量、一次有效分枝高度和主花序长度都是构成产量因子。其中,每角粒数、千粒重和单株角果数是构成油菜单株产量的三大因素。近5年,我们实验室用SSR标记、RFLP标记以及SNP标记结合田间性状表型,采用连锁作图和关联作图的方法对产量相关性状进行了QTL定位,定位到了大量的与甘蓝型油菜产量相关性状QTL。该研究结果有利于进一步揭示甘蓝型油菜产量相关性状表型遗传变异,相关标记可以用来进行分子标记辅助选择育种。

相关研究结果发表在 BMC genomics, 2015, 16:379上。

 
1.8材料创新和新品种选育

继续通过常规育种和分子标记辅助选育相结合的方法,开展油菜生态型细胞质雄性不育系及其恢复系的创建和改良,主要改良的性状包括含油量及其构成、生育期和硫甙含量。目前已经获得一批性状得到明显改善的亲本材料,后期将继续通过DH系培养的方法获得纯合改良系。

本年度推广油菜品种面积达到400多万亩,新选育品种两个:湖北省早熟组审定品种华油杂137和甘肃省审定品种圣光101

2、基因组学研究

2.1通过基因表达分析和转基因技术,分析了甘蓝型油菜花期控制关建基因BnFLC.A10和不同BnFTs的表达和环境调控的关系。

BnFLC.A10是通过花期QTL图位克隆获取的候选基因,BnFLC.A10启动子中的MITE转座子Monkey King对基因表达的影响和可能的调控模式以及在十字花科植物基因组进化中的作用,是研究的重点。甘蓝型油菜基因组含有6BnFTs,因此本研究分析了BnFTs在不同生态型油菜中表达差异以及对花期调控的功能,同时研究了BnFTc过量表达对油菜植株构建和抗旱性的影响。其发表的SCI论文重点开展了十字花科基因组特异的Tourist MITE转座子Monkey King的进化及功能分析,主要研究了Monkey king在十字花科基因组中的转座活性、对基因组进化和基因表达的影响以及转座带来的表观调控改变。

2.2继续对通过大规模种间杂交导入了不同白菜型油菜品种Ar 和埃塞俄比亚芥品种Cc 亚基因组基因组的新型甘蓝型油菜自交系及轮回选择群体进行基因型和表型评估。

通过连续代的测交选育,自交系的农艺性状和品质性状均得到了显著的改良,筛选鉴定出了十多个可用于配制强优势杂交组合的双低自交系。以第三代新型甘蓝型油菜的优良自交系为花粉供体,对半随机交配群体开展了轮杂交授粉和轮回选择,该群体的农艺性状和品质性状已接近自交系群体和常规甘蓝型油菜优良品种,但性状的变异幅度远远大于品种和自交系,其中不乏优良的变异类型。分子标记检测表明,半随机交配群体内的基因多态性丰富、遗传变异巨大,目前进一步的分析工作正在开展中。对甘蓝型油菜作图群体及埃塞俄比亚芥作图群体进行了遗传作图和重要农艺性状的定位和整合;通过基于的高通量分子标记,对不同油菜物种内基因组的结构变异和遗传差异进行了分析,提交的论文已被接受;对新培育的新型芥菜性油菜进行了农艺性状考察和杂种优势测配。在前期研究的基础上,本年度在油菜产量性状和育性性状的研究方面均取得了较好的进展,克隆了油菜中第一个控制每角果粒数的主效QTL位点(BnaC9.SMG7b),初步解析了隐性核不育系9012A中不育位点BnRfb

BnaC9.SMG7bBnaC09g45890D)编码一个拟南芥SMG7同源蛋白,通过调控细胞周期相关基因的表达水平正向调控油菜雌配子体的形成。BnaC9.SMG7b的自然缺失使得部分雌配子体发育异常,进而无法形成正常功能的胚珠,最终导致油菜每角果粒数显著降低。进化分析及功能研究表明,BnaC9.SMG7b起源于甘蓝的BolC9.SMG7bBol043637),但在进化过程中丢失了保守结构域EST1-TPR。因此,BnaC9.SMG7b保留了祖先基因在雌配子体形成过程中的功能,而不能参与含有提前终止密码子的mRNA降解(Nonsense-mediated mRNA Decay)的调控过程。单倍型分析和产量相关性状考察表明,BnaC9.SMG7b有利等位基因型通过增加油菜的每角粒数进而提高油菜的单株产量。因此,在甘蓝型油菜的人工进化过程中,大部分品系中均携带有该位点的有利等位基因型。

9012A是我国应用广泛的一个核不育系,受BnMs3BnRf位点控制。利用图位克隆的方法成功的从一个约60 kb 的大插入片段中,成功的分离到不育基因BnRfb。该基因是由三个拟南芥来源的基因融合而成的嵌合基因,其主要的部分是和拟南芥的mtHSP70-1高度同源,因而将其命名为BnA7 .mtHSP70-1-like。序列分析发现,该基因同时存在于不育系和恢复系中(在启动子区存在两个InDel),而在临保系中完全缺失。拟南芥的遗传转化证明,来源于恢复系和不育系的BnRfb均能够导致拟南芥的完全雄性不育,其表型和油菜核不育系9012A的表型高度一致。因此,BnRfa应该对应于60 kb的插入片段内一个和BnRfb紧密连锁的基因。BnA7.m tHSP70-1-like在减数分裂到四分体时期的绒毡层和雄配子中表达量最高。与恢复基因Bn Ms3不同,BnA7.mtHSP70-1-like编码的长度为1386-aa的蛋白定位于细胞核。酵母双杂交显示,BnMs3BnaC9.TIC40)和BnA7.mtHSP70-1-like并不存在直接的互作。因此,上述两个基因介导着一条新的调控雄性育性的路径。

(三)、重大成果及其水平和影响

1、实验室的重大研究成果

重点实验室是发表论文34篇,其中SCI收录28篇;通过省级或国家级审定的油菜品种6个,圣光128通过了国家农作物品种审定委员会审定;华油杂98、华油杂72、华油杂137通过湖北省农作物品种审定委员会审定;圣光101、华油杂63号通过甘肃省农作物品种审定委员会审定,华油杂63号通过新疆自治区农作物品种审定委员会审定。获批国家专利1项,其中发明专利1项,申请专利4项。
1)重点实验室发表研究论文如下:

1.     Zhai, Wen, Fu, Tingdong, Gene expression and genetic analysis reveal diverse causes of recessive self-compatibility in Brassica napus L. BMC GENOMICS, 151037 DOI: 10.1186/1471-2164-15-1037 2014IF=4.041

2.     Dong, Yanni, Fan, Chuchuan, Zhou, Yongming, Patatin-related phospholipase pPLAIII delta influences auxin-responsive cell morphology and organ size in Arabidopsis and Brassica napus, BMC PLANT BIOLOGY ,14 : 332 DOI: 10.1186/s12870-014-0332-1IF=3.942

3.     Cai, Guangqin, Yang, Qingyong, Zhou, Yongming ,A Complex Recombination Pattern in the Genome of Allotetraploid Brassica napus as Revealed by a High-Density Genetic Map, PLOS ONE,2015; 910):e109910 DOI: 10.1371/journal.pone.0109910.IF=3.534

4.     Li, Haitao, Liu, Kede, Generation and characterization of tribenuron-methyl herbicide-resistant rapeseed (Brasscia napus) for hybrid seed production using chemically induced male sterility, THEORETICAL AND APPLIED GENETICS,  2015;1281):107-118 DOI: 10.1007/s00122-014-2415-7 .IF=3.507

5.     Zhang, Bao, Liu, Chao , Wang, Yaqin, Yao, Xuan, Wang, Fang, Wu, Jiangsheng, King, Graham J., Liu, KedeDisruption of a CAROTENOID CLEAVAGE DIOXYGENASE 4 gene converts flower colour from white to yellow in Brassica speciesNEW PHYTOLOGIST ,2015; 2064):1513-1526 DOI: 10.1111/nph.13335.IF= 6.545

6.     Liu, Han, Yang, Qingyong, Fan, Chuchuan, Zhao, Xiaoqin, Wang, Xuemin, Zhou, YongmingTranscriptomic basis of functional difference and coordination between seeds and the silique wall of Brassica napus during the seed-filling stagePLANT SCIENCE, 2015;233:186-199DOI: 10.1016/j.plantsci.IF=4.114

7.     Zhou, Yingying, Li, Zaiyun , Transcriptomic Analysis Reveals Differential Gene Expressions for Cell Growth and Functional Secondary Metabolites in Induced Autotetraploid of Chinese Woad (Isatis indigotica Fort.)PLOS ONE, 2015 103: e0116392 DOI: 10.1371/journal.pone.0116392.IF=3.534

8.     Luo, Xiang, Ma, Chaozhi, Yue, Yao, Hu, Kaining, Li,Yaya,Duan, Zhiqiang, Wu, Ming ,Tu, Jinxing, ,Shen, Jinxiong, Yi, Bin, Fu, TingdongUnravelling the complex trait of harvest index in rapeseed (Brassica napus L.) with association mappingBMC GENOMICS, 2015; 16: 379 DOI: 10.1186/s12864-015-1607-0. IF= 4.041

9.     Huai, Dongxin; Zhang, Yuanyuan; Zhang, Chunyu; Cahoon, Edgar B.; Zhou, YongmingCombinatorial Effects of Fatty Acid Elongase Enzymes on Nervonic Acid Production in Camelina sativaPLOS ONE2015; 106.IF=3.243

10.   Zhang, Yuanyuan; Li, Baohua; Huai, Dongxin; Zhou, Yongming; Kliebenstein, Daniel J. The conserved transcription factors, MYB115 and MYB118, control expression of the newly evolved benzoyloxy glucosinolate pathway in Arabidopsis thalianaFRONTIERS IN PLANT SCIENCE2015; 6: .(IF=3.948

11.   Dai, Shutao; Hou, Jinna; Long, Yan; Wang, Jing; Li, Cong; Xiao, Qinqin; Jiang, Xiaoxue; Zou, Xiaoxiao; Zou, Jun; Meng, Jinling, Widespread and evolutionary analysis of a MITE family Monkey King in Brassicaceae, BMC PLANT BIOLOGY, 201515.IF=3.813

12.   Zhang, Chunyu,Zhang, Wei, Ren, Guodong, Li, Delin, Cahoon, Rebecca E., Chen, Ming, Zhou, Yongming, Yu, Bin, Cahoon, Edgar B., Chlorophyll Synthase under Epigenetic Surveillance Is Critical for Vitamin E Synthesis, and Altered Expression Affects Tocopherol Levels in ArabidopsisPLANTPHYSIOLOGY , 2015,  1684: 1503-U1729 DOI: 10.1104/pp.15.00594 .IF= 6.841

13.   Fan chuchuan, Zhou yongming. A Novel Single-Nucleotide Mutation in a CLAVATA3 Gene Homolog Controls a Multilocular Silique Trait in Brassica rapa L. MOLECULAR PLANT, 2015; 712: 1788-1792 DOI: 10.1093/mp/ssu090. IF= 6.337

14.   Wang yaqin, liu chao, Development of transgenic Brassica napus with an optimized cry1C(star) gene for resistance to diamondback moth (Plutella xylostella), CANADIAN JOURNAL OF PLANT SCIENCE, 2015948: 1501-1506 DOI: 10.4141/CJPS-2014-099. IF= 6.337

15.   Cai, Guangqinang, Yang, Qingyong, A bi-filtering method for processing single nucleotide polymorphism array data improves the quality of genetic map and accuracy of quantitative trait locus mapping in doubled haploid populations of polyploid Brassica napus. BMC GENOMICS, 2015; 16409 DOI:10.1186/s12864-015-1559-4.IF= 3.986

16.   Liping Xu, Xiaohua Wang, Kaining Hu, Zhenqian Zhang, Chunyun Guan, Song Chen,Wei Hua, Jiana Li, Jing Wen, Bin Yi*, Jinxiong Shen, Chaozhi Ma, Jinxing Tu, and Tingdong Fu, Genome-wide association study reveals the genetic architecture of flowering time in rapeseed (Brassica napus L.) . DNA Research, 2015, 1–10 d. IF= 5.707

17.   Chunqing Liu, Xuekun Zhang, Ka Zhang, Hong An, Kaining Hu, Jing Wen, Jinxiong Shen, Chaozhi Ma, Bin Yi*, Jinxing Tu and Tingdong Fu. Comparative Analysis of the Brassica napus Root and Leaf Transcript Profiling in Response to Drought Stress. Int. J. Mol Sci2015,  1618752-18777IF= 2.86

18.   Lun Zhao, Xue Jing, Li Chen, Yingjun Liu, Yanan Su, Tingting Liu, Changbin Gao, Bin Yi, Jing Wen, Chaozhi Ma, Jinxing Tu, Jitao Zou, Tingdong Fu, and Jinxiong Shen*Tribenuron-methyl induces male sterility through anther-specific inhibition of acetolactate synthase leading to autophagic cell deathMol. Plant2015, 8:1710-1724,(IF= 6.534

19.   Liu fei, Wen jing, Yi bin, Shen jinxiong,Ma chaozhi, Tu jinxing* and Fu tingdongOverexpression of barley oxalate oxidase gene induces partial leaf resistance to Sclerotinia sclerotiorum in transgenic oilseed rape, Plant Pathology, 2015; 64: 1407–1416. IF= 2.571

20.   Li Qingyuan, Zhou Yongming,Expression of Brassica napus TTG2, a regulator of trichome development, increases plant sensitivity to salt stress by suppressing the expression of auxin biosynthesis genes.JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY.20156619: 5821-5836 DOI: 10.1093/jxb/erv287 IF=5.526

21.   Zhu Bi, Shao YujiaoLi ZaiyunGenome-wide gene expression perturbation induced by loss of C2 chromosome in allotetraploid Brassica napus L.FRONTIERS IN PLANT SCIENCE.20156:763 DOI: 10.3389/fpls.2015.00763 .IF=3.948

22.   Cheng Yan, Wang Hong, Zhou Yongming, Down-regulation of multiple CDK inhibitor ICK/KRP genes promotes cell proliferation, callus induction and plant regeneration in Arabidopsis .FRONTIERS IN PLANT SCIENCE,2015; 6: 825 DOI: 10.3389/fpls.2015.00825 .IF=3.948

23.   Chen Xun , Ge Xianhong, Wang jing, Tan chen, Graham J.king, Liu kede ,Genome-wide DNA methylation profiling by modified reduced representation bisulfite sequencing in Brassica rapa suggests that epigenetic modifications play a key role in polyploid genome evolution. FRONTIERS IN PLANT SCIENCE. 2015;6: 836 DOI: 10.3389/fpls.2015.00836 .IF=3.948

24.   Yao Xuan, Liu, Kede, An Arabidopsis mitochondria-localized RRL protein mediates abscisic acid signal transduction through mitochondrial retrograde regulation involving ABI4. JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY .66( 20): 6431-6445 DOI: 10.1093/jxb/erv356.IF=5.526

   Zonghan Deng, Xi Li, Zengzeng Wang, Yingfen Jiang, Lili Wan, Faming Dong, Fengxiang Chen, Dengfeng Hong*, Guangsheng Yang. Map‑based cloning reveals the complex organization of the BnRf locus and leads to the identification of BnRfb, a male sterility gene, in Brassica napus. Theoretical and Applied Genetics    2015, DOI 10.1007/s00122-015-2608-8.

   Shipeng Li, Lei Chen, Liwu Zhang, Xi Li, Ying Liu, Zhikun Wu, Faming Dong, Lili Wan, Kede Liu, Dengfeng Hong*, and Guangsheng Yang.    BnaC9.SMG7b functions as a positive regulator of the number of seeds per silique in Brassica napus by regulating the formation of functional female gametophytes. Plant physiology, 2015, 169: 2744-2760.

   Enhui Shen*, Jun Zou*, Falk Hubertus Behrens*, Li Chen , Chuyu Ye, Shutao Dai, Ruiyan Li, Meng Ni, Xiaoxue Jiang, Jie Qiu, Yang Liu, Weidi Wang, Qian-Hao Zhu, Boulos Chalhoub, Ian Bancroft, Jinling Meng, Daguang Cai and Longjiang Fan. Identification, evolution, and expression partitioning of miRNAs in allopolyploid Brasscia napus. Journal of Experimental Botany, 2015; doi:10.1093/jxb/erv420.

   Shen yanyue, Zhang yu Zou jun, Meng jinling, Wang jing, Comparative proteomic study on Brassica hexaploid and its parents provides new insights into the effects of polyploidization, Journal of Proteomics, 2015; 112: 274-284.

29.王同华陈卫江李莓涂金星,基于油菜F1杂种种皮鉴别其母本的SSR检测方法及应用,中国农学通报 ,7:39-43

30.王芳刘超吴江生刘克德,拟南芥RabD2b保守半胱氨酸的缺失或突变影响其定位和功能,农业生物技术学报,20151:12-19

31.张美冬孙玲熊秋芳,转基因作物的安全性及其评价,湖北农业科学,2015545):1025-1030

32.温娟许剑锋龙艳徐海明孟金陵吴建国石春海;油菜籽半必需氨基酸含量的种子胚和母体植株QTL定位与分析,作物学报,20151):57-65

33.杨阳蒯婕吴莲蓉刘婷婷孙盈盈左青松周广生吴江生,多效唑处理对直播油菜机械收获相关性状及产量的影响,作物学报,20156):938-945

34.左青松蒯婕杨士芬曹石杨阳吴莲蓉孙盈盈周广生吴江生,不同氮肥和密度对直播油菜冠层结构及群体特征的影响,作物学报,20155):758-765

2)获批专利

序号

专利名称

完成人

专利号

授权公告日

1

甘蓝型油菜自交不亲和位点S单倍型的分子检测方法

马朝芝、高长斌、翟文; 周贵龙; 张彤

ZL2013 1 0366045.6

2015-4-15

 

3)审定品种

序号

成果名称

审定或鉴定单位

时间

完成人

1.   

华油杂63

(甘审油2015005

甘肃省品种审定委员会

新疆自治区品种审定委员会

2015-2-4

傅廷栋

2.   

华油杂98

湖北省农作物品种审定委员

2015-10-26

马朝芝

3.   

华油杂72

湖北省农作物品种审定委员

2015-10-26

涂金星

4.   

华油杂137

湖北省农作物品种审定委员

2015-10-26

杨光圣

5.   

圣光101

甘肃省品种审定委员会

2015-3-4

杨光圣

6.   

圣光128

国家农作物品种审定委员会

2015-3-24

杨光圣

 

三、人才培养及队伍建设

(一)人才培养

1、研究生培养:中心目前在读硕士、博士研究生275人,其中博士生85人;本年度招收研究生55人,其中博士生10人;已毕业硕士、博士研究生39人,其中博士生9人。目前,实验室已经成为我国培养油菜方向博士、硕士最多的单位。

2、获各种个人奖励、人才资助情况:135岁以下教授入选“青年千人”计划;实验室马朝芝教授的油菜杂种优势与分子育种创新团队入选“农业科研杰出人才及其创新团队”。

3、人才晋升情况:今年实验室有1名年轻副教授晋升为教授;1名年轻讲师晋升为副教授。
(二)队伍建设

实验室研究团队有固定研究人员21人,其中有中国工程院院士1人,教授11人,研究员1人,副教授7人,具有博士学位的教师17人,占81%。具有高级职称的教师80%以上为留学回国人员。近年,实验室引进35岁以下的年轻教授1名,并于今年入选“青年千人”计划,努力做好团队的人才梯队建设。

四、学术交流与合作

(一)国际国内合作交流情况
1
20157月,本实验室有9人获邀参加在加拿大萨斯卡通举办的第14届国际油菜大会,实验室主任周永明教授为大会特邀专家,为大会作了“油菜高产稳产的遗传和分子基础解析”的特邀报告。

220159月至2016年,邹珺副研究员在德国基森大学植物育种研究中心Rod Snowdon 教授实验室开展访问和合作研究,主要开展油菜基因组结构变异的比较分析,访问期间还参加由德国育种公司和大学组织的现代基因组学育种技术相关的专题研讨会。

 

 

 

 

基 地 成 员 国 内 外 学 术 交 流

序号

大会名称

(国际会议用英文,

国内会议用中文)

时间

地点

报告题目

报告类型(指特邀报告、大会报告、分组报告、墙报)

参加人及报告人

类别(指国际会议或全国会议)

 

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

油菜高产稳产的遗传和分子基础解析

特邀报告

周永明

国际

2.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Comprehensive linkages between SNP and various important agronomic traits in rapeseed via QTL analysis and whole-genome evaluation.

分组报告(selected session presentation)

邹珺

国际

3.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Creating a novel recurrent selection population in Brassica napus by massively introgressing subgenomic components from four oilseed Brassica species

分组报告(selected session presentation)

邹珺

国际

4.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Research and utilization of recessive genic male sterile in Brassica napus

墙报(Poster

易斌

国际

5.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Fine mapping of the trilocular gene Bjmc1 and identifying the candidate gene in B. juncea

墙报(Poster

沈金雄

国际

6.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Comparative transcript profiling of the bilocular and triolocular shoot apical meristems and ovarys in Brassica juncea L

墙报(Poster

沈金雄

国际

7.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Tribenuron-methyl induced male sterility resulted from anther-specific acetolactate synthase inhibition in Brassica napus

墙报(Poster

沈金雄

国际

8.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Differential expression of small RNAs in the shoot apical meristem regulate the plant architecture in Brassica napus

墙报(Poster

沈金雄

国际

9.      

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

QTL mapping of traits associated with 
plant architecture and yield in Brassica napus

墙报(Poster

文静

国际

10.    2

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Map-based cloning of a major quantitative trait locus (QTL), qSS.C9, for the number of seeds per silique (NSS) in oilseed rapa (Brassica napus L.)

墙报(Poster

杨光圣

国际

11.     

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

The male-sterile gene BnRfb from 9012AB disrupts the tapetum degeneration and tetrad release both in Brassica napus and Arabidopsis

墙报(Poster

杨光圣

国际

12.     

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

BnMs5 causes the male-sterility phenotype in rapeseed (Brassica napus L.) by suppressing the early event of meiosis

墙报(Poster

杨光圣

国际

13.     

The 14th International Rapeseed Congress

2015.07.5-9

Saskatoon, Canada

Fine mapping a major early flowering QTL QFTC2-1 by high through sequencing combine with genetic mapping in rapeseed (Brassica napus L.)

墙报(Poster

洪登峰

国际

14.    3

Current Opinion Conference: Plant Genome Evolution

2015.09.8-10

Amsterdam, The Netherlands

Genome structural variation among and within three Brassica tetraploid oilseed species and its impacts on trait variation and heterosis

墙报(Poster

邹珺

国际



 

 

 

 

 

 

 

 

 

(二)实验室作为本科研公共研究平台共享交流情况

实验室内所有各类大型仪器设备均实行共享制度。由实验室统一负责管理。育种基地及设施也由实验室统一管理,根据各课题组需要实行有偿使用。

五、运行管理

(一)数据、信息、材料和知识产权资源共享

本实验室在油料作物生物学与遗传育种综合性重点实验室的指导下,围绕油菜遗传育种的核心任务,实行开放,流动,联合,竞争的管理运行机制,产、学、研相结合的模式。在内部管理上采取课题组长负责制。按照每位研究人员的专业特长和实验室工作需要,制定工作计划,实行年度考核。按照国家及所在单位知识产权保护的有关规定及政策,实行数据、信息、材料的有条件和无条件共享。

(二)意见及建议

1、 建议建立农业部重点实验室研究基金,为实验室系统开展科技创新提供支撑;

2、 建议考虑农业部重点实验室之间的学术交流机制。

 

六、实验室大事纪及重要图片

1201515日傅廷栋院士科普专著《西游后记:漫游农业》出版发行。

《西游后记:漫游农业》一书8.5万字,通过孙悟空、猪八戒两位神话人物的游览、参观、学习,对农业生产中的奇闻轶事作了简单明了的叙述,对环境污染和病虫、杂草防治进行了风趣幽默的描写,对农业科研中的新技术、新成果应用作了深入浅出的讲解,20个故事浑然一体,适合青少年和广大群众阅读欣赏,也可供科研工作者阅读参考。

 

 

2201562日,Edgar Cahoon受聘我校长江学者讲座教授

Edgar Cahoon教授作学术报告

62日上午,长江学者讲座教授Edgar Cahoon授聘仪式在作物遗传改良国家重点实验室分子技术育种中心一楼报告厅举行。副校长高翅、中国工程院院士傅廷栋、千人计划获得者王学敏教授、长江学者特聘教授彭良才及周永明教授、人事处负责人、植科院负责人等出席仪式,仪式由植科院副院长刘克德教授主持。

仪式上,刘克德首先介绍了Edgar Cahoon的研究领域,以及其近年来与我校科研团队的交流合作情况。随后高翅代表我校宣读了授聘决定,并向Edgar Cahoon颁发了聘书。Edgar Cahoon在发言中表示,很荣幸能和我校科研团队开展学术合作,愿在油脂合成与代谢领域能同我校油菜创新团队以遗传育种为主要研究方向展开深入合作。

Edgar Cahoon简介:

Edgar Cahoon领导的课题组主要开展与脂代谢相关的基础与应用研究,利用基因组学的研究方法,通过优良基因发掘以阐明特殊脂肪酸、维生素E和鞘脂类的代谢途径;通过酶工程和基因工程技术在植物油中生产特殊脂肪酸、抗氧化成分和工业用油;研究成果显著,为油料作物的生物化学和生物技术研究做出了突出贡献,是该领域国际重要领军人物。

Edgar Cahoon与我校的科技合作最早始于2007年,为科学院院士张启发教授主持的“111”引智项目聘请的主要外国专家之一。目前,已为华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室油菜创新团队培养了访问学者1名、联合培养博士研究生1 名;通过与华中农业大学合作,与植物科学技术学院周永明教授、张椿雨教授及华中科技大学生科院栗茂腾教授合作,获中国科技部国家合作项目和美国National Science Foundation Plant Genome program项目资助各1项;并在The Plant JournalPlant Physiology等杂志上发表研究论文4篇、在Plant Physiology等杂志上投稿研究论文2篇、另外还有多篇研究论文正在撰写之中。Edgar Cahoon2011 年被华中农业大学聘任为客座教授,此后每年来华中农业大学工作开展交流与合作1-2 周。2014年度Edgar Cahoon教授入选植物科学技术学院教育部长江学者讲座教授。

 

 

 

 

 

 

 

 

3、一项油菜国家科技支撑项目通过验收

629日至30日,由我校主持、中国农业科学院油料作物研究所参加的一项国家科技支撑计划项目油菜产油量和脂肪酸组成性状改良及饼粕高值化利用技术研发与示范顺利通过科技部组织的验收。

项目负责人李再云教授汇报了项目整体情况。由武汉大学朱英国院士等11人组成的专家组对项目进行了验收,专家组在现场考察、文件资料审阅、听取汇报和质询基础上,经充分讨论后,认为项目组织管理规范,经费使用合理,全面完成了合同规定的各项计划任务和考核指标,一致同意通过验收。

 

 

 

 

4Plant Physiology在线发表油菜团队成果

近日,Plant Physiology在线发表了我校油菜团队杨光圣课题组题为“BnaC9.SMG7b functions as a positive regulator of number of seeds per silique in rapeseed (Brassica napus L.) by regulating the formation of functional female gametophytes”的论文。该研究报道了甘蓝型油菜中首个控制每角粒数性状的基因BnaC9.SMG7b,该基因的克隆对解析油菜单株产量形成的分子机理具有重要意义。

该论文第一作者为植科院博士研究生李世鹏,洪登峰副教授为通讯作者。

论文连接:

http://www.plantphysiol.org/content/early/2015/10/22/pp.15.01040.abstract

5、全国油菜遗传育种与实践研讨会在校举行

118-13日,油菜科研基地在武汉成功主办了“2015年全国油菜现代遗传育种与实践研讨会”。本次研讨会聚集了来自全国17个省市的32家科研院所和企业单位的近百名学员。本次授课老师主要包括中心主任傅廷栋院士和中心其他骨干专家,另外还邀请了湖南农业大学官春云院士、国家农业信息化工程技术研究中心王开义研究员,加拿大manitoba大学植物科学系、河南省农业科学院作物设计中心栗根义教授。取得了较好效果,得到了全体学员的充分肯定。

 

 

6、傅廷栋院士赴荆门参加油菜青饲技术培训

1126日,中国工程院院士、植物科学技术学院教授、国家油菜工程技术研究中心、国家改良分中心主任傅廷栋、植物科学技术学院教授胡立勇、张椿雨等一行赴荆门参加由该市农业局主办的全市油菜青饲栽培技术培训及种养对接会。