作物逆境生物学及其遗传改良创新研究团队

信息员:发布时间:2018-03-13浏览次数:3014

团队负责人:何水林

团队成员:官德义,黄荣华,王再兴,牟少亮,邱爱连,赖燕,刘志钦程伟

招生专业作物栽培与耕作,遗传育种,生物学
一、团队简介

作物逆境生物学及其遗传改良创新团队主要开展辣椒和水稻等作物的逆境生物学及抗逆遗传改良研究。近十年来,先后承担国家自然科学基金、国家转基因专项、福建省自然基金重大项目、重点项目以及福建省蔬菜重大专项、种业工程重大专项等国家和省部级研究课题近20项。

团队瞄准辣椒等茄科作物在高温高湿下发病严重这一突出生产问题,在国际上率先提出在高温高湿条件发病严重这一选择压力下,辣椒资源存在协同应答高温高湿和病原菌侵染的分子机制,强化这种机制是培育高温高湿下抗病作物品种的有效途径。基于此,团队综合应用植物功能基因组学手段,对辣椒应答高温高湿和病原菌侵染的信号传递网络中交互作用的重要节点开展了功能鉴定和作用机制剖析,形成了一系列原创性成果,包括协同应答高温高湿和病原菌侵染的CaWRKY40介导的信号网络及其作用机制剖析、由系列elicitin介导的辣椒疫霉致病和SRC2-1SGT1等介导的辣椒防御反应协同进化机制,部分成果最近在Journal of Experimental Botany, Plant Cell & Environment, Molecular Plant Pathology, Physiol PlantPlos one等国家权威刊物上发表,此外,还有一批高水平的论文正在整理之中,部分已经投The Plant Cell等刊物正在审稿之中,获得国家授权发明专利7项。

此外,团队还及时将基础研究的成果应用到辣椒高温高湿下抗病遗传改良的应用研究上,建立了高效的育种技术体系和技术路线,选育出高温高湿下抗病的辣椒新品种闽椒1号和闽椒2号以及金玉3号等一系列优良蔬菜新品种,已经在福建、江西等地进行大面积推广应用,形成了基础研究与应用研究密切结合特色和优势,是国内蔬菜领域十分活跃的研究团队,在国际上的影响也在日益提升。

二、团队研究领域与方向

()研究领域:

植物生物技术与分子生物学;蔬菜遗传改良与新品种选育,蔬菜设施在无公害栽培

(二)主要研究方向:

1、蔬菜及水稻抗逆功能基因组学研究

1)应答逆境逆境信号通路的分子剖析

植物抗病及抗逆是通过对病原菌侵染及逆境胁迫信号的感知、信号传导及相关基因表达的改变来实现的,受到复杂的信号传递网络的调控。本实验室长期以来围绕着植物应答逆境胁迫的信号传导网络的分子剖析,以茄科蔬菜辣椒为主要材料,瞄准辣椒在高温高湿下病害发生严重这一重要生产问题,着重研究辣椒应答疫霉及青枯菌等主要病原菌及高温高湿逆境的信号通路交互作用(crosstalk)中小G蛋白、激酶、转录因子(WRKYNACERF等)等重要节点的结构和功能,提出茄科植物应答高温高湿和抗病偶联的假说,发现了CaROP1CaWRKY6CaWRKY6等在辣椒协调应答病原菌侵染及高温高湿逆境过程中起重要的调节作用。

2)辣椒与疫霉协同进化的分子机制研究

大量的研究发现植物在与病原菌协同进化过程中形成了PTIETI彼此交互作用的两个层次抗病机制,但这两个层次的抗病反应之间存在着信号通路和防御反应的重叠,暗示PTIETI之间存在着连续分布的中间态。我们以辣椒疫霉的系列非典型分子模式(PAMP)或非典型效应子(effector)为研究对象,发现由SRC2-1SGT1等参与的辣椒应对elicitin的之字型协同进化关系。

2、辣椒、白萝卜遗传改良

以高温高湿下辣椒等作物抗病分子机制及相关分子标记开发研究为基础,开展分子标记、杂交育种、生态压力选择等相结合的辣椒等蔬菜高温高湿下抗病种质资源创新和新品种选育,已经选育出闽椒1号、闽椒2号以及金玉3号等蔬菜新品种经过省级认定,开展了其高产高效配套栽培技术研究,并在福建及江西等地示范推广应用。

3、蔬菜无公害生产关键技术研究和推广

1)诱导抗病小分子化合物筛选与在作物上应用,与美国加州大学河滨分校Thomas Eulgem教授实验室合作,利用对病原菌高效持续高效应答基因启动子与GUS报告基因的转基因植株,建立诱导抗病小分子化合物高通量筛选体系,目前已经筛选获得10种以上小分子化合物,其中DCA在茄科蔬菜和水果荔枝保鲜中表现出较大的应用潜力;

2)蔬菜育苗基质研发,已经利用木屑等原料,研发出一种高效、廉价的蔬菜育苗基质;

3)茄科蔬菜涝害恢复技术,通过应用抗病小分子化合物和生长调节剂,通过优化配方,研发出辣椒等茄科植物涝害淹水后的抗病恢复技术;

4)研究了在闽东南沿海地区青花菜菜田的主要害虫发生规律,并建立了其可持续防治的技术体系。

三、团队近年承担的科研项目

1.设施辣(甜)椒品种选育与产业化工程(编号:fjzycxny2017007--福建省种业创新与产业化工程(2017-2020)项目,资助经费:1000.0万元

2.SRC2-1的互作蛋白鉴定剖析PcINF1/SRC2-1介导的辣椒防御反应分子机制,国家自然基金(31501767), 2016-2018

3.辣椒含DWEWRKY基因功能相关及其在协同应答高温及青枯菌中作用解析,国家自然基金,(31572136), 2016-2019

4.CaWRKY58介导辣椒免疫调节及低磷胁迫过程的分子机制解析,国家自然基金(31401312,2015-2017

5.CaROP1HPR互作在辣椒高温高湿下抗青枯病中作用及其机制分析,国家自然基金(31401890),2015-2017

6.OsCBSX3在水稻应答病虫害中的功能及分子机制研究,国家自然基金(31301254),2014-2016

7.CaWRKY40介导辣椒耐高温高湿及抗青枯病分子机制解析,国家自然科学基金,313720612014-01-2017.12

8.辣椒高温高湿下抗病功能基因组学研究及高产优质高抗辣椒设施型新品种选育与应用,福建省重大科技专项,66万元,2013.10-2016.12.

9.抗病转基因水稻新品种培育,国家转基因生物新品种培育重大专项,2009ZX08001-015B,65万元,2009-2012

10.激活水稻LURM基因表达化合物筛选及其诱导抗病活性分析,国家自然科学基金,309717182010-2012

11.CaWRKY5激活植物低温抗性的结构基础和分子机制研究,福建省自然科学基金重点项目,2008J00032008-2011

12.辣椒种质资源评价与优良自交系及强优势组合的选配,福建省科技重点项目,2008N0099

13.设施性专用系列新品种创新及产业化工程,福建省种业创新与产业化工程项目,2014-2015

14.闽椒1号产业化关键技术研究与示范推广,福建省农业五新工程项目

15.闽椒2号的推广应用,福建省农业科技跨越计划

16.福建省农业科技重点项目,2013N0004,超级杂交糯稻高效选育及高产优质配套栽培技术研究,2013-2015

17.福建省农业跨越计划项目,2013KY02,高产、优质、抗病杂交糯稻嘉糯16号示范推广,2013-2015

18.OsPIANK1在应答水稻稻瘟病过程中的功能分析(2014J01077),福建省自然科学基金,2014-2016

19.水稻DRERF1启动子应答病原菌的机制研究(JA13107),福建省教育厅项目。2013-2015

20.黄孢原毛平革菌产漆酶分子机制研究,福建省自然科学基金,2011.04-2014.04

21.CaWRKY58介导辣椒免疫调节及低磷胁迫过程的分子机制解析(3140101772)主持国家自然基金青年项目,2015-2017

22.辣椒CaERF5转录因子抗青枯病功能研究及抗病机制的初步分析(2013J05044)主持福建省科技厅项目,2013-2015

23.辣椒抗青枯病转录因子CaERF5互作蛋白的分离(JA12114)主持福建省教育厅科技项目,2012-2014公司作物科学学院高峰学科拔尖人才,2017-2020

24.CaWRKY13CaVQ13互作在辣椒抗青枯病中的作用分析。福建省自然科学基金2017-2019

25.辣椒CaPTI1CaERF4互作在应答青枯病中的作用及其机制。闽台作物国家重点实验室开放性课题,2017-2019

26.辣椒CaMAPK1在应答青枯病中的功能研究。福建省高等学校杰出青年科研人才培养计划,2016

27.辣椒CaWRKY37转录因子在应答青枯病中的作用及其功能分析。全国大员工创新创业实验,2016

四、团队成员代表性论文及专利

    2012年以来整理或发表的部分论文(仅列出SCI论文)

1.A Homeodomain-Leucine Zipper I Protein, Positively Regulates the Resistance to Ralstonia solanacearum Infection in Pepper.Mol Plant Microbe Interact2017, 30, (12), 960-973.

2.Functional and Promoter Analysis of ChiIV3, a Chitinase of Pepper Plant, in Response to Phytophthora capsici Infection.Int J Mol Sci2017, 18, (8).

3.Basic leucine zipper domain transcription factors: the vanguards in plant immunity.Biotechnol Lett2017, 39, (12), 1779-1791.

4.The Ectopic Expression of CaRop1 Modulates the Response of Tobacco Plants to Ralstonia solanacearum and Aphids. Front Plant Sci,2016, 7, 1177. IF=4.495

5.A novel leucine-rich repeat protein, CaLRR51, plays as a positive regulator in pepper's response to Ralstonia solanacearum infection Mol Plant Pathol,2016, DOI:10.1111/mpp.12462. IF= 4.335.

6.Pepper CabZIP63 acts as a positive regulator during Ralstonia solanacearum or high temperaturehigh humidity challenge in a positive feedback loop with CaWRKY40. Journal of Experimental Botany,2016, DOI: 10.1093/jxb/erw069, IF= 5.677

7.CaCDPK15 positively regulates pepper responses to Ralstonia solanacearum inoculation and forms a positive-feedback loop with CaWRKY40 to amplify defense signaling. Scientific Reports,2016, DOI: srep22439 [pii]10.1038/srep22439, IF=5.578

8.SGT1 is required in PcINF1/SRC2-1 induced pepper defense response by interacting with SRC2-1. Scientific Reports,2016, DOI: srep21651 [pii]10.1038/srep21651, IF=5.578

9.CaWRKY6 Functions as Transcriptional Activator of CaWRKY40, Synergistically Regulating

Pepper Resistance to Ralstonia solanacearum and Thermotolerance. Journal of Experimental

Botany2015, DOI:10.1093/jxb/erv125 ,IF= 5.677

10.SRC2-1 is required in PcINF1-induced pepper immunity by acting as an interacting partner of PcINF1. Journal of Experimental Botany,2015, DOI:10.1093/jxb/erv161,IF=5.677

11.Genome-wide Identification and Transcriptional Expression Analysis ofMAPK and MAPKK Genes in Capsicum annuum. Frontiers in Plant Science,2015, DOI:10.3389/fpls.2015.00780,IF=3.948

12.Identification of CDPK and CDPK-related protein kinase (CRK) genes inpepper. Frontiers in Plant Science.2015, DOI:10.3389/fpls.2015.00737,IF=3.948

13.Over-Expression of Rice CBS Domain Containing Protein,OsCBSX3, Confers Rice Resistance to Magnaporthe oryzae Inoculation. Int. J. Mol. Sci. 2015, 16, 1-x; DOI:10.3390/ijms160x000x,IF= 2.862

14.CaWRKY40, a WRKY protein of pepper, plays an important role in the regulation of tolerance to heat stress and resistance to Ralstonia solanacearum infection, Plant Cell Environ, 2013, 36(4): 757-774,IF=5.906,高被引论文.

15.CaWRKY58, encoding a group I WRKY transcription factor of Capsicum annuum, negatively regulates resistance to Ralstonia solanacearum infectionMol Plant Pathol2013, 14(2): 131-144, IF= 4.485

16.Overexpression of a pepper CaERF5 gene in tobacco plants enhances resistance to Ralstonia solanacearum infection. Functional Plant Biology,2014, 41 (7):758-767, (IF= 3.145) 3

17.Overexpression of CaWRKY27, a subgroup IIe WRKY transcription factor of Capsicum annuum, positively regulates tobacco resistance to Ralstonia solanacearum infection. Physiol Plant,2014,15(3): 397-411, IF= 3.138

18.Functional Analysis and Expressional Characterization of Rice Ankyrin Repeat-Containing Protein, OsPIANK1, in Basal Defense against Magnaporthe oryzae Attack. Plos one2013,8(3) e59699,IF=3.77

19.Overexpression of a Chinese cabbage BrERF11 transcription factor enhances disease resistance to Ralstonia solanacearum in tobaccoPlant Physiology and Biochemistry20136270-78, IF= 2.83

20.Differential gene expression in pepper (Capsicum annuum) exposed to UV-BIndian J Exp Biol2011,496):429-437, IF= 1.295

    发明专利

1.一种辣椒DN突变体在烟草抗高温基因工程中的应用,(申请号:CN201010609355.2授权公告号: 102127543 B

2.一种辣椒DN突变体及其载体的构建和应用,(申请号:CN201010609364.1授权公告号: 102127544 B

3.W盒的诱导型启动子及构建和在基因工程上的应用,(申请号:CN201010254385.6授权公告号:101886077 B

4.S盒的诱导型启动子及构建和在基因工程上的应用,(申请号:CN201010254491.4授权公告号: 101886078 B

5.GCC盒的诱导型启动子及构建和在基因工程上的应用,(申请号:CN201010254492.9授权公告号: 101886079 B

6.JERE盒的诱导型启动子及构建和在基因工程上的应用,(申请号:CN201010254493.3授权公告号:101886080 B

7.一种辣椒DN突变体在烟草抗青枯病基因工程中的应用,(申请号:CN201010609362.2授权公告号:102154309 B

8.辣椒CaWRKY40基因在烟草抗青枯病基因工程中的应用,(申请号:CN201110177041.4

9.辣椒CaWRKY40基因在烟草耐高温基因工程中的应用,(申请号:CN201110177051.8

10.一种辣椒AP2/ERF转录因子基因及其应用,(申请号:CN201210267812.3

11.一种新型蔬菜育苗复合基质及其制备方法,(申请号:CN201010245557.3

12.一种白菜AP2/ERF转录因子基因及其应用,(申请号:CN 201210267800.0

五、团队负责人简况

    何水林教授博士,博士生导师1965年生,现任公司作物科学学院副经理。福建省“百千万人才工程”培养对象,公司“金山学者”创新人才,《Plant Cell & Environment》、《Journal of Experiment Botany》、《Phytopathology》、《园艺学报》、《基因组学与应用生物学》等国内外刊物审稿专家,国家自然基金通讯评审专家。

主要经历:

1984/9-1988/7江西农业大学农学系,学士

1988/9-1991/7华中农业大学作物栽培与耕作学专业,硕士

1994/9-1998/7福建农业大学作物栽培与耕作学专业,博士

1996/10-1998/1韩国国立庆北大学网投十大信誉排名,博士学位论文研究)

1991/7-1994/7原福建网投十大信誉排名农学系,助教

1994/9-1999/7原福建农业大学农学系,讲师

1999/9-2003/7公司作物学院,副教授

2003/9-2004/10公司作物学院,教授,博士生导师

2004/10-2009/9福建农林大员工命科学学院,教授,博士导师,副经理

2008/7-2009/1美国加州大学河滨分校植物与植物科学系,访问学者

2009/9-2011/9公司海外学院,教授,博士生导师,主持工作副经理

2011/9--公司作物学院,教授,博士生导师,副经理

出版教材和专著

1.植保素代谢与植物防御反应,广东科技出版社,2002年(独著)

2.基因工程,科学出版社,2008年(主编)

3.农业总论,中国农业大学出版社(面向二十一世纪教材)(参编)

联系方式

E-mail:shlhe201304@aliyun.com

联系电话:0591-8379315918606998458

个人网页:http://zwxy.fafu.edu.cn/1a/ac/c1227a137900/page.htm

六、团队主要成员

黄荣华,公司,作物科学学院,研究员

教育经历(按时间倒排序):

2001/9 - 2006/7,公司,作物遗传育种,博士,导师:杨仁崔

1994/9 - 1998/7,公司,作物遗传育种,硕士,导师:杨仁崔

1987/9 - 1991/7,福建网投十大信誉排名,农学,学士,导师:吴为人

工作经历(科研与学术工作经历,按时间倒序排序):

1991/7 -至今,公司,作物科学学院,研究员

 

    牟少亮博士副教授硕士生导师2012年获得福建农林大员工化与分子生物学博士学位(指导老师:何水林教授)。承担了生物化学,遗传学,生化与分子生物学实验等课程的教学工作。

主要开展辣椒和水稻等作物的逆境生物学及抗逆遗传改良研究,特别专注于应答病原菌信号通路的分子剖析。

植物的抗病反应是通过对病原菌侵染信号的感知、传导及相关基因表达的改变来实现的,其过程受到复杂的信号传递网络的调控。在团队科研工作中,致力于通过植物功能基因组学研究手段,研究辣椒应答疫霉及青枯菌等主要病原菌信号途径中激酶(LRR-RLK)、转录因子(WRKYMYB)等重要节点的结构和生物学功能。

联系方式

E-mail:moushaoliang@163.com

联系电话:13225997025

  

邱爱连博士,副教授1977年生。分别于2000, 2006,2010年在福建师范大学、福建农业大学获得生物学学士、微生物学硕士、生化与分子生物学博士学位;在《微生物学报》、《农业生物技术学报》、《公司学报》等国内核心学术刊物上发表论文5篇,作为主要发明成员申请发明专利3项,参与或主持多项省自然科学基金、国家自然科学基金项目。

联系方式

E-mail:ailian0808@163.com
联系电话:1805903701413003886211

  

赖燕博士讲师,生于1984年,就职于生物技术系。2006年本科毕业于福建农林大员工物技术专业,2011年获福建农林大员工物化学与分子生物学专业博士学位。2013年赴美国加州大学河滨分校进行博士后研究。主要从事辣椒等植物的抗逆相关基因功能分析。以第一作者发表学术论文7篇,主持国家自然科学基金青年基金项目、福建省自然科学基金和福建省教育厅科技项目各一项。

联系方式

Emaillaiyan1010@126.com

联系电话:0591-83789494

   

    刘志钦,男,博士,硕士生导师,公司作物科学学院植物科学与技术系,讲师,主要从事辣椒在高温高湿下与病原菌互作的分子机制研究,福建省高校杰出青年科研人才,公司“金山学者”学术新秀,国际期刊PLOS ONE审稿人。

截至目前,主持国家自然科学基金1项、福建省自然科学基金1项、A类人才引进科研启动基金1项、福建省高等学校杰出青年科研人才培养计划1项、指导全国大员工创新实验1项(负责人:15植科杨应杰),同时参与国家自然科学基金2项,于2007年获得全国“挑战杯”大员工课外学术作品大赛三等奖并于2015年作为第二指导老师指导研究生石兰平获得全国“挑战杯”大员工课外学术作品大赛二等奖,于2016年作为第一指导老师指导员工李东娅等人获得公司第十九届“挑战杯”课外学术作品大赛二等奖,于2017年指导本科生俞忠杰与杨应杰获得公司第二十届“挑战杯”课外学术作品大赛二等奖和三等奖各一项。已在Journal of experimental botany, Molecular Plant-Microbe Interactions, Scientific reports, Frontiers in plant science, Plos one, International journal of molecular sciencesbiotechnology letters等国际杂志发表学术论文10余篇(一作 SCI 文章8篇),第一作者发表中文权威期刊论文2篇。获得相关发明创造专利项并已授权7项。

联系方式
    Email: lzqfujian@126.com联系电话:13015742668

  

程伟博士硕士生导师2015年毕业于华中农业大学作物生物技术专业,优秀博士毕业生,国家博士研究生奖学金获得者。公司A类博士引进人才,现为作物科学学院植物科学与技术系教师,“金山学者青年学术新秀,校杰出青 年科研人才。主要从事植物与病原菌互作,作物抗病(逆)遗传育种,植物生物技术等研究,在《Plant Biotechnology Journal》、《Molecular Plant Pathology》、《Journal of Experimental Botany》、《Scientific Reports》、《Journal of Agricultural and Food Chemistry》、《Plant Science》、《European Journal of Plant Pathology》及《作物学报》等期刊发表论文10篇,申请专利3项,主持国家自然科学基金1项,国家级“大员工创新训练项目”2项,省厅级科研项目2项,“校杰出青年科研人才”计划项目1项及A类人才启动费1项。

主要经历:

2017/09-2018/06,南京农业大学,植物保护学院,访问学者

2008/09-2015/06,华中农业大学,植物科学与技术学院,博士

2004/09-2008/06,安徽师范大学,生命科学学院,学士

联系方式

E-mail:chengwei8503@163.com

联系电话:15705983326

  

欢迎同学们报考我们团队研究生!共塑辣椒红红火火的未来!!