青松以自强之气,立于严寒霜冻;大海以包容之德,融汇天下之川。果树分子育种学科组,一个充满活力和激情的研究团队,秉承“自强不息、勤读力耕”的科研精神,致力于果树遗传与改良研究。本年度在领导的关怀、全体员工和学生的精诚合作和辛勤耕耘之下,学科组在果树果实品质性状遗传机理和桃组培再生与遗传转化等方面取得了开创性成果,在New Phytologist、Plant Biotechnology Journal等期刊发表SCI论文6篇(top 5%和top 10%各两篇),新增国家自然科学基金面上项目2项和国家重点研究计划课题1项。
在果实风味品质遗传机理方面,前期图位克隆了控制苹果果实酸度主效基因Ma1,在此基础上选用Ma1位点隐性纯合(ma1ma1)但果实酸度高的特异基因型资源,通过组学与和候选基因关联分析相结合的方法,发掘了另一个控制苹果果实酸度的基因M10。该基因编码一个定位于液泡膜的P型质子泵P3A‐ATPase,与苹果的酸度显著关联,可解释品种间果实酸度表型变异的7.5%左右;揭示了M10基因通过泵入质子促进有机酸根离子聚集激活Ma1基因编码蛋白通道,使得有机酸向液泡转运进而导致果实酸化的分子机理。同时,在前期发现糖转运体在果实糖代谢中起着重要调控作用的基础上,进一步揭示了2个SWEET家族成员(MdSWEET9b和MdSWEET15a)与果实糖含量显著关联,明确了它们位于控制果实糖含量QTLs区间,是控制果实糖含量的候选基因。
在果实色泽调控机理方面,在前期发现BL基因通过诱导花青素调节基因PpMYB10促进血桃着色的基础上,进一步揭示了血桃果实后期着色受负调节基因PpMYB18和正调节基因PpMYB10共同调控,PpMYB10在促进花青素合成的同时,也能激活PpMYB18的转录形成一个负反馈环,以防花青素的过度合成,研究结果展示了一个在转录水平上平衡次生代谢物积累的模型。此外,发现桃两个串联簇生MYB10基因(PpMYB10.1和PpMYB10.2)在促进花青素着色能力方面呈现明显差异,阐明了MYB10基因的功能分化与R3结构域第63、93位氨基酸序列变化有关,其中第93位氨基酸残基的突变会影响MYB10与辅助因子bHLH3的结合能力,而第63位氨基酸残基的突变可改变MYB10基因编码蛋白的空间构象。
针对桃组培再生与遗传转化这一世界性难题,课题组成员勇于担当、迎难而上、大胆创新,经过若干次“尝试与失败”后,终于首次建立了桃根系遗传转化技术,研发了桃愈伤继代保存及转基因技术体系,为桃功能基因组学研究乃至果树模式功能基因学体系的建设奠定了重要基础。
果树分子育种学科组自2008年底成立以来,先后承担国家自然科学基金国际合作重点项目1项、面上项目6项、青年项目7项,国家“973”、“948”和重点研发计划课题各1项。在Plant Journal、Plant Physiology、New Phytologist、Plant Biotechnology Journal等植物学权威期刊发表SCI论文50余篇,论文受到了国内外同行的关注,被Trends in Plant Science、PLoS Biology、Nature Communications、Plant Cell、Molecular Biology Evolution等权威期刊引用500余次,其中关于血桃着色研究论文入选ESI高被引论文(TOP 1%),关于花青苷转运研究论文受到了Nature Plants主编Chris Surridge关注,并撰文做了点评(Nature Plants, Flower colour: Peach cocktail, 2015)。培养了博士后2名(海外1名)、博士研究生6名、硕士研究生5名,其中2人次获中国科学院院长奖,10人次分获中国科学院朱月华奖、昌华特等奖、中国科学院地奥奖、中国科学院优秀学生标兵、中国科学院大学优秀毕业生和国家奖学金;1人次获评中国科学院大学优秀学生干部。
鉴于上述成就,学科组组长韩月彭于2015年入选中国科学院“特聘研究员”,2016年荣获“湖北省有突出贡献的中青年专家”称号,2017年入选国家桃产业技术体系岗位科学家;担任国际期刊Plant Molecular Biology Reporter、Canadian Journal of Plant Science、Horticulture Research副主编,国际期刊PLoS One编委;国际园艺协会组织第九届桃国际会议学术委员会成员(2017,罗马尼亚)。目前学科组吸纳了来自五湖四海的研究生、访问学者、青年员工共计17名成员,祝愿团队在不断地潜心研究中成长,齐心协力开拓进取,为我国果树产业可持续健康发展做出更大的贡献。