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01

中國(guó)是梨的起源地，不僅擁有豐富的梨品種資源，也是世界第一大梨生產(chǎn)國(guó)，栽培面積和產(chǎn)量均占世界70%以上。我國(guó)生產(chǎn)的主要栽培品種仍以傳統(tǒng)地方品種為主，無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)優(yōu)質(zhì)梨果的多樣化需求。但梨作為多年生果樹(shù)，不僅具有較長(zhǎng)的童期，且表現(xiàn)為典型的自交不親和性，利用傳統(tǒng)雜交育種選育梨新品種存在周期長(zhǎng)、效率低等不足，亟待發(fā)展分子育種技術(shù)實(shí)現(xiàn)重要性狀的高效遺傳改良。我校梨工程技術(shù)研究中心張紹鈴教授、吳俊教授聯(lián)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展梨品種資源的遺傳變異和果實(shí)相關(guān)性狀的GWAS研究，發(fā)現(xiàn)梨果實(shí)的石細(xì)胞、糖、酸等性狀在馴化和改良過(guò)程中均受到了持續(xù)的選擇，而果實(shí)大小等性狀只在馴化過(guò)程中受到選擇。為梨的群體遺傳特征、品質(zhì)性狀分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)提供了大量的遺傳位點(diǎn)信息，同時(shí)為挖掘未知功能新基因提供了有效途徑，研究結(jié)果將為多年生果樹(shù)分子育種技術(shù)開(kāi)發(fā)和復(fù)雜性狀的調(diào)控機(jī)制解析提供極有價(jià)值的參考。該研究于2021年發(fā)表于《Nature Communications》，標(biāo)志著梨分子育種領(lǐng)域取得重要新進(jìn)展。

砂梨改良過(guò)程選擇清除信號(hào)和砂梨自然群體的11個(gè)果實(shí)性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析

02

梨果實(shí)具有獨(dú)特的石細(xì)胞性狀，其含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致果肉粗糙，吃起來(lái)口感像是果實(shí)中有小砂粒，嚴(yán)重影響梨果實(shí)的品質(zhì)。目前，我國(guó)的梨主栽品種仍以傳統(tǒng)地方品種為主，以碭山酥梨等為代表的梨果實(shí)中大量形成的石細(xì)胞嚴(yán)重影響了食用口感和加工品質(zhì)，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，亟待開(kāi)展性狀遺傳改良。我校梨工程技術(shù)研究中心吳俊教授聯(lián)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者構(gòu)建了梨果實(shí)石細(xì)胞性狀的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)和eQTL圖譜，并定位到梨果實(shí)石細(xì)胞性狀重要候選調(diào)控因子，標(biāo)志著梨果實(shí)品質(zhì)性狀遺傳調(diào)控研究領(lǐng)域取得又一重要進(jìn)展。該研究為加速果樹(shù)數(shù)量性狀候選基因定位提供了有效策略，將為其他多年生果樹(shù)復(fù)雜性狀基因定位、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析和分子育種標(biāo)記開(kāi)發(fā)提供極有價(jià)值的參考。該研究于2021年發(fā)表于《Genome Biology》。

梨果實(shí)石細(xì)胞的染色和eQTL圖譜

03

植物基因組中包含許多基因家族，這些基因家族中存在一個(gè)或多個(gè)亞家族含有無(wú)內(nèi)含子或內(nèi)含子貧乏基因，而這些基因是如何起源和進(jìn)化的，以及它們的可能的功能是什么，以往并不知曉。我校果樹(shù)系統(tǒng)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)程宗明教授發(fā)現(xiàn)無(wú)內(nèi)含子基因最早起源于藻類和陸地植物，并在進(jìn)化過(guò)程中丟失，另外全基因組/片段復(fù)制以及串聯(lián)復(fù)制對(duì)無(wú)內(nèi)含子的擴(kuò)增起著重要的作用，為深入了解植物基因組的進(jìn)化和功能分化提供了理論基礎(chǔ)。該研究于2021年發(fā)表于《Plant Journal》。

無(wú)內(nèi)含子亞家族基因起源與擴(kuò)張

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果實(shí)顏色是葡萄漿果外觀品質(zhì)的重要組成部分，也是葡萄育種中的重要目標(biāo)之一。決定果實(shí)顏色的主要色素物質(zhì)是花色苷，其種類、比例和積累水平?jīng)Q定著葡萄果實(shí)的顏色類型。我校葡萄遺傳育種與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)房經(jīng)貴教授在紅色和綠色葡萄中就MYBA2位點(diǎn)分離到兩種基因型（VvMYBA2r和VvMYBA2w），與紅色葡萄中的VvMYBA2r相比，綠色葡萄的VvMYBA2w的存在2個(gè)非同義SNP突變位點(diǎn)（R44L和CA缺失），鑒定了213份葡萄種質(zhì)的MYB單倍型組合，明確了不同MYB單倍型組合與果實(shí)顏色間的關(guān)系，初步形成了葡萄果實(shí)色澤性狀的分子育種技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了雜交育種中親本選配的科學(xué)化，提高了育種效率，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的“經(jīng)驗(yàn)育種”到定向、高效的“精確育種”的轉(zhuǎn)變。該研究于2021年發(fā)表于《Plant Biotechnology Journal》。

紅色和綠色葡萄中MYBA2位點(diǎn)兩種基因型（VvMYBA2r 和VvMYBA2w）

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葡萄病害防治是葡萄栽培管理的重要內(nèi)容之一。適當(dāng)濃度波爾多液在殺菌的同時(shí)，不可避免的導(dǎo)致Cu2+被葡萄植株大量吸收，而植株卻不產(chǎn)生藥害，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐銅性。我校葡萄遺傳育種與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)房經(jīng)貴教授等為了更好地解釋葡萄噴施一定濃度波爾多液“只殺菌，不傷樹(shù)”現(xiàn)象，開(kāi)展了葡萄耐銅機(jī)理研究，建立了葡萄應(yīng)答輕度銅過(guò)量脅迫響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)銅離子的螯合和外排、光合作用、抗氧化系統(tǒng)、激素代謝和細(xì)胞自噬是輕度銅過(guò)量脅迫下葡萄葉片的主要應(yīng)激機(jī)制?！疤即x”、“光合作用-天線蛋白”、“半胱氨酸和蛋氨酸代謝”、“胡蘿卜-烯類生物合成”和“氧化還原酶活性”主要在短效響應(yīng)階段起作用；“脂肪酸生物合成和代謝”、“谷胱甘肽代謝”、“錯(cuò)配修復(fù)”和“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”主要在長(zhǎng)效響應(yīng)階段起作用，為波爾多液在葡萄乃至其他果樹(shù)病害防治上的更好利用等提供一定的理論依據(jù)。該研究于2021年發(fā)表在《Environmental Pollution》。

葡萄耐銅脅迫機(jī)制

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果品采后灰霉病已發(fā)展為一種嚴(yán)重的全球性病害，采后看似健康的水果在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過(guò)程也會(huì)造成腐爛。每年因灰霉病危害而導(dǎo)致的果品損耗高達(dá)20%~30%，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我校葡萄遺傳育種與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)房經(jīng)貴教授等從殼聚糖誘導(dǎo)的茉莉酸信號(hào)路徑入手，解析了殼聚糖調(diào)控的VvTPR3和VvHDAC19在葡萄采后果實(shí)抗灰霉病中的調(diào)控機(jī)制，為延長(zhǎng)果實(shí)的貨架期提供了新方向。該研究于2021年發(fā)表在《Food Chemistry》。

殼聚糖在葡萄采后灰霉病防治中的應(yīng)用

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隨著世界人口繼續(xù)快速增長(zhǎng)，全球氣候快速變化等使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。創(chuàng)制新型的高產(chǎn)、高效、環(huán)境友好、適應(yīng)性廣的作物新品種已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的緊迫需求。利用人工異源多倍體化創(chuàng)制的金瓜新物種具有不同于親本的多種表型變異，不僅表現(xiàn)出明顯的雜種優(yōu)勢(shì)（生長(zhǎng)力旺盛、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高），同時(shí)還具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。我校陳勁楓教授團(tuán)隊(duì)完成了甜瓜屬人工異源四倍體——“金瓜”（gocumber）基因組密碼的破譯。該研究歷經(jīng)20多年，完成了世界首例人工合成異源多倍體全基因組測(cè)序，揭示并初步闡明了異源多倍化物種形成早期不同階段的作用機(jī)制，以及亞基因組優(yōu)勢(shì)形成機(jī)制等重要科學(xué)問(wèn)題，對(duì)于多倍體理論基礎(chǔ)研究具有重要參考價(jià)值。同時(shí)，在全球氣候問(wèn)題日益嚴(yán)峻的今天，對(duì)于利用多倍化開(kāi)展作物新品種的快速培育具有非常重要的指導(dǎo)意義。該研究成果于2021年發(fā)表于《Advanced Science》。

異源四倍體金瓜基因組特征

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由復(fù)雜的染色體重排驅(qū)動(dòng)的核型動(dòng)態(tài)構(gòu)成了進(jìn)化遺傳學(xué)的一個(gè)基本問(wèn)題。比較基因組學(xué)可以建立一個(gè)基于系統(tǒng)發(fā)育學(xué)的進(jìn)化框架，從而重建形成當(dāng)今植物的進(jìn)化事件。核型這個(gè)進(jìn)化框架無(wú)疑可以成為揭開(kāi)物種起源和馴化之謎的關(guān)鍵。我校葫蘆科作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)陳勁楓教授、婁群峰教授等利用高度可定制化的oligo-painting技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)包含甜瓜屬祖先核型的進(jìn)化框架，并重建了甜瓜屬物種起源的進(jìn)化軌跡和機(jī)制，解析了七條黃瓜染色體如何從十二條祖先染色體演化的科學(xué)問(wèn)題，增進(jìn)了對(duì)染色體進(jìn)化可塑性的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，該研究為其他植物進(jìn)行染色體進(jìn)化的相關(guān)研究建立一個(gè)典型應(yīng)用案例。該研究于2021年發(fā)表于《Plant Journal》。

利用高度定制的oligo-painting技術(shù)將七條黃瓜染色體結(jié)構(gòu)可視化

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胡蘿卜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，食用方式多樣，分布地區(qū)廣，具有重要的經(jīng)濟(jì)和食用價(jià)值。胡蘿卜肉質(zhì)根中類胡蘿素卜素積累的差異是影響胡蘿卜肉質(zhì)根呈色不同的關(guān)鍵因素之一。我校傘形科作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)熊愛(ài)生教授等研究發(fā)現(xiàn)DcCCD4基因能通過(guò)裂解α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素影響胡蘿卜肉質(zhì)根中類胡蘿卜素的積累，揭示胡蘿卜肉質(zhì)根的著色機(jī)理，為其他富含類胡蘿卜素的作物遺傳改良提供了參考。該研究于2021年發(fā)表于《Plant Journal》。

橙色胡蘿卜中DcCCD4的過(guò)表達(dá)降低了肉質(zhì)根中類胡蘿卜素的積累

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“禹氏三角”中的五個(gè)物種，白菜、甘藍(lán)、黑芥、甘藍(lán)型油菜和芥菜型油菜均已完成了基因組測(cè)序，而具有耐熱、耐旱和抗病性的埃塞俄比亞芥基因組卻一直沒(méi)有研究報(bào)道，我校白菜系統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室侯喜林教授團(tuán)隊(duì)的張昌偉博士聯(lián)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者完成了禹氏三角埃塞俄比亞芥基因組的測(cè)序，獲得了染色體水平的高質(zhì)量基因組，為白菜等其它蕓薹屬作物的抗逆育種研究提供了豐富的基因資源，對(duì)于蕓薹屬二倍體、四倍體物種的基因組進(jìn)化，以及其它植物的多倍化研究具有很好的指導(dǎo)和借鑒意義。該研究于2021年發(fā)表于《Plant Physiology》。

蕓薹屬禹氏三角物種間的基因組共線性分析

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月季作為我國(guó)“十大傳統(tǒng)名花”與世界“四大切花”之一，具有無(wú)可取代的商業(yè)價(jià)值和獨(dú)特的文化內(nèi)涵。如何補(bǔ)光是月季生產(chǎn)中面臨的技術(shù)難題。我校月季分子育種與種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)王長(zhǎng)泉教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員聚焦光照三要素對(duì)月季生長(zhǎng)發(fā)育的影響，致力于月季生產(chǎn)中科學(xué)補(bǔ)光研究，并取得了一系列的進(jìn)展。該研究發(fā)現(xiàn)，在弱光條件下，RcPIF1、RcPIF3、RcPIF4在蛋白水平和轉(zhuǎn)錄水平都出現(xiàn)明顯積累，且RcPIFs既能兩兩進(jìn)行蛋白互作，同時(shí)都能與RcCO互作，四者形成復(fù)合體。光照強(qiáng)度通過(guò)改變?cè)搹?fù)合體的穩(wěn)定性調(diào)控RcFT的轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而影響開(kāi)花進(jìn)程。揭示了月季對(duì)光強(qiáng)的響應(yīng)規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)月季精準(zhǔn)補(bǔ)光，助力月季產(chǎn)業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展提供了理論依據(jù)。該研究于2021年發(fā)表于《Plant Physiology》。

RcPIFs與RcCO協(xié)同調(diào)控月季光強(qiáng)應(yīng)答的作用機(jī)制

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菊花是我國(guó)十大傳統(tǒng)名花和世界四大切花之一，觀賞與經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高。菊花品種多為典型的短日照植物，花期集中于秋季。目前，雖可通過(guò)光溫調(diào)節(jié)進(jìn)行花期調(diào)控以實(shí)現(xiàn)菊花周年生產(chǎn)，但反季節(jié)生產(chǎn)的能耗成本高，嚴(yán)重制約了菊花產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。開(kāi)展菊花花期調(diào)控分子機(jī)制研究，是進(jìn)行菊花花期分子改良與育種的前提，對(duì)推動(dòng)菊花的周年生產(chǎn)供應(yīng)意義重大。我校陳發(fā)棣教授帶領(lǐng)的菊花遺傳育種與種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事菊花相關(guān)研究。新近團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，ERF轉(zhuǎn)錄因子家族成員CmERF110可促進(jìn)菊花開(kāi)花，且CmERF110可與CmFLK互作，共同調(diào)控生物鐘從而參與菊花花期調(diào)控，相關(guān)研究為菊花花期分子改良與育種及推動(dòng)菊花周年生產(chǎn)供應(yīng)提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究于2021年被《Plant Cell & Environment》接收發(fā)表。

菊花CmERF110與CmFLK互作調(diào)控開(kāi)花時(shí)間

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與近緣雜交相比，遠(yuǎn)緣雜交親本遺傳背景差異更大，更容易出現(xiàn)雜交生殖障礙，導(dǎo)致雜交失敗。針對(duì)植物遠(yuǎn)緣雜交中普遍存在生殖障礙現(xiàn)象，我校百合科研團(tuán)隊(duì)滕年軍教授團(tuán)隊(duì)研究揭示了CmERF12調(diào)控胚胎發(fā)育的分子機(jī)制，表明CmERF12與CmSUF4互作，CmSUF4可直接結(jié)合胚胎發(fā)育相關(guān)基因CmEC1的啟動(dòng)子，并激活其表達(dá)，而CmERF12-CmSUF4的相互作用顯著降低了CmSUF4激活其靶基因CmEC1的能力，進(jìn)而間接影響胚胎發(fā)育。該研究豐富了植物轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控胚胎發(fā)育的理論知識(shí)。本研究中采用基因工程技術(shù)對(duì)調(diào)控胚胎發(fā)育的單個(gè)關(guān)鍵基因進(jìn)行操作提高遠(yuǎn)緣雜交結(jié)實(shí)率，為克服其他農(nóng)作物遠(yuǎn)緣雜交生殖障礙提供了一種全新的方法和思路。該研究于2021年發(fā)表于《Journal of Experimental Botany》。

轉(zhuǎn)錄因子CmERF12負(fù)調(diào)控胚胎發(fā)育的工作模型

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我校黎星輝教授帶領(lǐng)的茶學(xué)研究團(tuán)隊(duì)采用綠色化學(xué)、環(huán)保、低毒、易操作的合成方法，在堿性條件下，以茶樹(shù)修剪廢棄物水提取物為還原劑，制備了超參數(shù)生物氧化鐵納米顆粒，并對(duì)生物合成的微生物進(jìn)行了表征。X射線衍射（XRD）圖譜證實(shí)，采用綠色合成方法可形成高度穩(wěn)定的超順磁性生物源氧化鐵納米顆粒（SPBION）。研究結(jié)果表明，SPBIONs具有良好的磁性和抗氧化性能，可用于設(shè)計(jì)新藥配方和其他生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，研究成果有望為茶樹(shù)修剪廢棄物的生物納米化利用提供了科學(xué)參考。該團(tuán)隊(duì)還聯(lián)合同行，通過(guò)提取水稻和小麥秸稈中的木質(zhì)素，利用木質(zhì)素介導(dǎo)合成制備超順磁性氧化鐵納米材料（Li-SPIONs），研發(fā)了利用水稻和小麥秸稈制備超順磁性氧化鐵納米顆粒的技術(shù)路線，具備良好的應(yīng)用前景。相關(guān)工作于2021年相繼在《Journal of Cleaner Production》雜志發(fā)表論文2篇。

超順磁性生物氧化鐵納米顆粒的掃描顯微鏡圖

水稻和小麥秸稈制備超順磁性氧化鐵納米顆粒的技術(shù)路線圖

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長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)術(shù)界就城市綠地對(duì)呼吸道疾病和過(guò)敏性疾病的影響方面存在大量爭(zhēng)議。我校大地景觀與生態(tài)修復(fù)團(tuán)隊(duì)張明娟副教授等調(diào)查研究了南京市68個(gè)居住區(qū)內(nèi)的植物組成情況；并通過(guò)問(wèn)卷形式，詢問(wèn)了居民的呼吸道/過(guò)敏性疾病患病情況及其對(duì)居住區(qū)綠化的滿意度和改進(jìn)期待。研究結(jié)果表明，居民過(guò)敏性疾病匯報(bào)率與氣傳花粉類植物多樣性正相關(guān)，但與植物總體多樣性和植被覆蓋率負(fù)相關(guān)；呼吸道疾病匯報(bào)率則與飄絮類植物多樣性正相關(guān)。研究認(rèn)為植物表現(xiàn)出的健康效應(yīng)可能是其正/負(fù)兩方面影響的凈結(jié)果。研究還發(fā)現(xiàn)，盡管居民對(duì)植物健康效應(yīng)的感知存在很大的模糊性，但總體而言，隨著氣傳花粉植物與飄絮類植物多樣性增加，居民對(duì)居住區(qū)綠化的評(píng)價(jià)與改進(jìn)期望會(huì)下降。研究建議在城市綠化中景觀設(shè)計(jì)師應(yīng)與植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科專家合作，以更好地為公眾健康服務(wù)。相關(guān)研究發(fā)表于《Landscape and Urban Planning》。

居住區(qū)綠化的健康效應(yīng)

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