杰青基金获得者最新《Nature》子刊文章

来自中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的研究人员通过野生稻与栽培稻的对比研究，发现了控制水稻籽粒灌浆和株型的两个功能基因。有趣的是，人工驯化导致的基因变异明显有利于提高产量。这一研究成果以两篇文章的形式发表在《Nature Genetic》上。

　　

生物通报道：这两项研究的领导者分别是植物生理生态研究所的何祖华研究员和林鸿宣研究员，前者研究方向为植物抗病抗逆信号转导、功能基因和信号途径互作，后者的研究方向为作物重要性状的遗传与功能基因研究。

水稻发育过程中，白米似浆，灌入谷壳。但因技术局限，育种专家一直无法直接控制籽粒灌浆的性状及其相关基因。中科院上海生科院植物生理生态所何祖华研究员领衔的研究组，与国内外科学家合作攻关，最终成功分离出一种关键的功能基因———GIF1，它在水稻籽粒发育时，控制着蔗糖运输卸载和灌浆。

研究表明，GIF1基因在水稻驯化中起重要作用。人类祖先有意识地从野生稻资源中选择灌浆好、籽粒饱满的水稻类型，从而积累了优良基因，形成了现代的水稻作物形式。遗传学证明这是人工长期选择的结果，所以现代栽培稻的GIF1基因有严格的组织表达特异性，有利于籽粒灌浆，提高水稻产量；野生稻的基因表达部位则不同，不利于灌浆而低产。更重要的是，当把栽培稻种的GIF1基因再次转入水稻植株，同样能显著提升籽粒灌浆和千粒重。这首次证明：一个已经驯化的作物基因通过适当的基因表达调控，可继续改良作物的经济性状。

与水稻产量密切相关的还有株型和分蘖，这好比水稻的“身形”和“分枝”。栽培稻的祖先是普通野生稻，其株型特征是匍匐生长和分蘖过多，不利于密植高产栽培。古代人类对野生稻的这种不利株型进行长期选择，逐步将其驯化成直立生长和分蘖适当的栽培稻株型。但该株型驯化转变的分子遗传机理，此前尚未明确。

中科院上海生科院植物生理生态所林鸿宣研究员带领研究组经多年研究，从“海南普通野生稻”中成功克隆了控制水稻株型的关键基因PROG1。通过实验对比，在海南野生稻与栽培稻之间，该基因有一处变异，可引起氨基酸替换。科研人员经验证推定，正是该氨基酸的小小替换，在水稻人工驯化中被选择和固定，逐步导致野生稻的不利株型转变为栽培稻的理想株型。这一遗传机理为作物人工驯化提供了重要的分子证据，也为高产株型分子育种提供了有价值的线索。

上海交大生命科学技术学院张大兵教授：同一国际学术期刊在同期发表同一单位论文非常难得，可见我国在水稻功能基因研究领域处于世界先进行列，这些研究成果为作物高产分子育种提供了自主知识产权的新基因。

附：

何祖华

研究方向 植物抗病抗逆信号转导、功能基因和信号途径互作

研究工作 本实验室的研究方向为：植物抗病抗逆信号转导、功能基因和信号途径互作。

Lab Web: http://sippe.ac.cn/zuhuahe/

个人简介

1993-1996 浙江大学（原浙江农业大学）生物技术研究所植物分子生物学和植物病理学博士，副教授
1997-1998 美国加州Salk研究所植物细胞和分子生物学实验室博士后
1999-2000 加大Davis分校植物病理系博士后
2000，12－至今 获中国科学院引进国外人才计划资助，国家杰出青年基金获得者。任中国科学院上海植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室研究员，博导。
兼科技部中-韩生命科学合作中心主任（2001－2006），中国植物生理学会秘书长,上海市植物生理学会常务副理事长等职。

研究模式植物（水稻和拟南芥）抗病调控基因的克隆与信号转导；研究水稻对稻瘟病白叶枯病的抗病信号途径；植物抗病反应（主要SA途径）与抗逆（主要ABA途径）信号的cross-talk；植物抗病反应（SA途径）与发育（GA和auxin）信号的cross-talk；水稻重要农艺性状功能基因组学；植物新的GA途径与性状发育的调控。并致力于广谱抗病和高产水稻资源的创造，重点是聚合超高产新性状，在高产品种的模型上，通过转基因或分子辅助育种改良抗稻瘟病和白叶枯病等。研究主要涉及分子遗传、细胞和生物化学与生物信息学。

 

林鸿宣

Mail地址 [e-mail]

研究方向 作物重要性状的遗传与功能基因研究

研究工作
以模式作物水稻作为研究材料，利用基因组研究所取得的大量遗传信息和创建遗传材料，开展作物重要性状包括逆境抗性、产量与品质性状的遗传及其功能基因的研究，以期阐明这些性状的分子机制与发展分子育种技术。目前主要研究内容如下：

1. 利用图位克隆方法定位与克隆水稻逆境抗性和产量性状相关基因/QTL并开展深入的功能分析，阐明作物重要性状的分子遗传机制并为作物新品种改良提供重要有利基因。

2. 通过基因芯片等技术研究水稻对逆境胁迫响应的信号传导途径与调控网络。

3. 对水稻品质性状的遗传机理开展研究，为优质品种改良提供理论依据。

个人简介 学历
1979.9－1983.7 华南农业大学作物遗传育种专业,学士
1983.9－1986.7 中国农业科学院研究生院作物遗传育种专业,硕士
1991.9－1994.7 中国农业科学院研究生院作物遗传育种专业,博士

工作经历
1986.8－1995.9 中国水稻研究所， 助理研究员、副研究员， 水稻遗传与育种
1995.10-1996.9 日本国际农林水产业研究中心， 博士后研究员， 水稻耐盐性的分子遗传
1996.10-1997.7 中国水稻研究所，副研究员
1997.8-2001.2 日本国立农业生物资源研究所， 博士后研究员，水稻基因组项目(RGP)， 水稻重要性状功能基因研究
2001.3起 植物生理生态研究所研究员，博士生导师，中国科学院“****”入选者，“作物重要性状遗传与功能基因组研究”