科学研究

植物功能基因发掘与遗传改良研究室简介

发布者：生命科学学院发布时间：2024-04-19浏览次数：780

  1. 研究方向

植物功能基因发掘与遗传改良研究团队现有工作人员3人，其中高级职称2人。本团队主要利用遗传学、分子生物学、植物生理学和植物基因工程等技术对植物种质资源进行收集和评价，挖掘出优质抗逆基因并解析其功能机制。深入研究以下几个科学问题：1. 植物种质资源的收集与抗逆性评价；2. 生物信息学发掘植物功能基因；3. 植物基因功能的分子机制解析。

近年来，团队成员先后承担国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省教育厅科研计划、湖北省高等学校优秀中青年创新团队计划项目等项目10余项，先后在Nature Genetics、New Phytologist、Plant Physiology、Plant Physiology and Biochemistry、Plant Molecular Biology、Environmental and Experimental Botany、Journal of phycology、Journal of applied phycology等国内外主流学术期刊上发表论文20余篇。

  1. 团队成员

陈雄文，博士，教授，硕士生导师，团队学科带头人。长期致力于藻类光合生理及规模化培养技术研究，承担国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省高等学校优秀中青年创新团队计划项目等多项，先后在Plant Physiology、Journal of phycology、Journal of applied phycology等国内外主流学术期刊上发表论文10余篇。获得湖北省自然科学奖三等奖（排名第二）和湖北省高校教学成果奖二等奖（排名第三）各1项。

陈云，博士，副教授，硕士生导师，团队负责人。以棉花、黑麦草等植物为主要研究材料，结合多组学、分子生物学及转基因技术，从事植物抗逆基因挖掘及功能机制解析相关研究，先后主持国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省教育厅科研计划、省部级重点实验室开放课题等多项科研项目，以第一或共同第一作者身份在New Phytologist、Plant Molecular Biology、Plant Physiology and Biochemistry、Environmental and Experimental Botany等期刊发表高水平SCI论文6篇。

刘致浩，博士，讲师，硕士生导师。长期从事植物功能基因挖掘与鉴定相关研究，先后主持国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省教育厅科研计划、省部级重点实验室开放课题等多项科研项目，以第一（含共同第一）或通讯作者在Nature Genetics、New Phytologist、Environmental and Experimental Botany、Plant Physiology and Biochemistry等期刊发表高水平SCI论文7篇，授权发明专利2项。

  1. 研究内容

1. 植物种质资源收集与抗逆性评价

对经济作物或特色植物种质资源进行收集与保存，评估这些种质的生长发育特性及其在不同生境（如：干旱、高温、盐）下的表型，建立相应的表型数据库，为后续的遗传改良工作筛选出合适的种质材料。

2. 生物信息学发掘植物功能基因

对筛选到的种质资源，联合基因组学、表观组学、转录组学以及代谢组学等多组学技术，结合表型数据库，通过生物信息学分析鉴定具有特定功能（如调控生长发育、参与逆境应答）的重要功能基因，开发相应的分子标记。

3. 植物基因功能的分子机制解析

利用基因编辑、转基因及分子生物学技术对鉴定到的功能基因进行功能验证及分子机制解析，筛选出具有潜在应用价值的重要功能基因，为进一步的分子育种工作提供理论支持与遗传资源。

  1. 承担科研项目

1. 国家自然科学基金面上项目：LpBAG6与LpWRKY29蛋白互作调控多年生黑麦草应答高温的分子机理，2025-2027。

2. 湖北省自然科学基金一般面上项目：LpBAG6及其互作蛋白LpJOX1在黑麦草高温应答中的功能与分子机理研究，2024-2026。

3. 湖北省教育厅科研计划项目青年项目：GhF3H-L基因在棉花抗旱中的功能及其抗旱分子机理研究，2023-2024。

4. 湖北省自然科学基金联合基金项目：LpPYL1基因在黑麦草高温应答中的功能及分子机理的研究，2022-2024。

5. 国家自然科学基金青年项目：GhPYL8在棉花抗旱中的功能及其抗旱分子机理研究，2021-2023。

6. 百校联百县-高校服务乡村振兴科技支撑行动计划：湖北珍稀特产葛仙米生态养殖技术集成与示范，2021-2026。

7. 国家自然科学基金面上项目：DUF231蛋白在棉花纤维发育中的功能及调控机制研究，2019-2022，合作研究。

8. 湖北省教育厅科学技术研究计划指导性项目：金花菜 EMS 诱变突变体库构建及突变体表型分析，2020-2021。

9. 湖北省教育厅科学技术研究计划指导性项目：棉花类黄酮合成相关基因在植物抗旱中的功能研究，2018-2019。

10. 湖北省高等学校优秀中青年创新团队计划项目：食用野生植物资源开发利用，2016-2017。

11. 国家自然科学基金面上项目：微囊藻水华生消过程中其CO2浓缩机制的响应，2013-2016。

12. 湖北省自然科学基金：食用经济蓝藻葛仙米培养关键技术研究，2012-2014。

13. 国家自然科学基金面上项目：三角褐脂藻CO2浓缩机制的研究，2008-2010。

  1. 学术论文

1. Gao J, Ma GJ, Chen JJ, Bancy Gichovi, Cao LW, Liu ZH*, Chen L*. The B3 gene family in Medicago truncatula: Genome-wide identification and the response to salt stress. Plant Physiology and Biochemistry, 2024, 206: 108260.

2. Chen Z, Yuan ZW, Luo WX, Wu X, Pan JL, Yin YQ, Shao HC, Xu K, Li WZ, Hu YL, Wang Z, Gao KS, Chen XW*. UV-A radiation increases biomass yield by enhancing energy flow and carbon assimilation in the edible cyanobacterium Nostoc sphaeroides. Applied and Environmental Microbiology, 2024, 90(3): e0211023.

3. Chen Y, Sun YY, Wan H, Chen L, Cao L, Zhao BY, Dong YP, Hu C, Chen L*, Liu ZH*. Integrative analysis of transcriptome and yeast screening system identified heat stress-responding genes in ryegrass. Environmental and Experimental Botany, 2023, 210: 105333.

4. Chen Y, Zhang JB, Wei N, Liu ZH, Li Y, Zheng Y, Li XB*. A type-2C protein phosphatase (GhDRP1) participates in cotton (Gossypium hirsutum) response to drought stress. Plant Molecular Biology, 2021, 107: 499-517.

5. Chen Z, Li WZ, Chen JY, Yuan ZW, Chen XW*. Effects of calcium ion on the colony formation, growth and photosynthesis in the edible cyanobacterium Nostoc sphaeroides. Journal of Applied Phycology, 2021, 33(3): 1409-1417.

6. Liu ZH#, Chen Y#, Wang NN, Chen YH, Wei N, Lu R, Li Y, Li XB*. A basic helix–loop–helix protein (GhFP1) promotes fibre elongation of cotton (Gossypium hirsutum) by modulating brassinosteroid biosynthesis and signalling. New Phytologist, 2020, 225(6): 2439-2452.

7. Ma ZY#*, He SP#, Wang SF#*, Sun JL#, Zhang Y#, Zhang GY#, Wu LQ#, Li ZK#, Liu ZH#, Sun GF, Yan YY, Jia YH, Yang J, Pan ZE, Gu QS, Li XY, Sun ZW, Dai PH, Liu ZW, Gong WF, Wu JH, Wang M, Liu HW, Feng KY, Ke HF, Wang JD, Lan HY, Wang GN, Peng J, Wang N, Wang LR, Pang BY, Peng Z, Li RQ, Tian SL*, Du XM*. Resequencing a core collection of upland cotton identifies genomic variation and loci influencing fiber quality and yield. Nature Genetics, 2018, 50(6): 803-813.

8. Chen Y, Feng L, Wei N, Liu ZH, Hu S, Li XB*. Overexpression of cotton PYL genes in Arabidopsis enhances the transgenic plant tolerance to drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 2017, 115: 229-238.

9. Chen Y#, Liu ZH#, Feng L, Zheng Y, Li DD, Li XB*. Genome-Wide Functional Analysis of Cotton (Gossypium hirsutum) in Response to Drought. PLoS One, 2013, 8(11): e80879.

10. Liu ZH, Zhu L, Shi HY, Chen Y, Zhang JM, Zheng Y, Li XB*. Cotton GASL genes encoding putative gibberellin-regulated proteins are involved in response to GA signaling in fiber development. Molecular Biology Reports, 2013, 40(7): 4561-4570.

11. Shi HY#, Liu ZH#, Zhu L, Zhang CJ, Chen Y, Zhou Y, Li FG, Li XB*. Overexpression of cotton (Gossypium hirsutum) dirigent1 gene enhances lignification that blocks the spread of Verticillium dahlia. Acta Biochimica et Biophysica Sinica, 2012, 44: 555-564.

12. Chen Z, Chen S, Lu G, Chen XW*. Phosphorus limitation for the colony formation, growth and photosynthesis of an edible cyanobacterium, Nostoc sphaeroides. Biotechnology Letters, 2012, 34(1): 137-143.

13.Chen Z, Lu GF, Chen S, Chen XW*. Light dependency of photosynthetic recovery during wetting and the acclimation of photosynthetic apparatus to light fluctuation in a terrestrial cyanobacterium Nostoc commune. Journal of Phycology, 2011, 47(5): 1063-1071.

14. Chen Z, Cheng HM, Chen XW*. Effect of Cl- on photosynthetic bicarbonate uptake in two cyanobacteria Microcystis aeruginosa and Synechocystis PCC6803. Chinese Science Bulletin, 2009, 54(7): 1197-1203.

15. Chen XW*, Qiu CE, Shao JZ. Evidence for K+-dependent HCO3- utilization in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum. Plant Physiology, 2006, 141: 731-736.

16. Chen XW, Gao KS*. Photosynthetic utilisation of inorganic carbon and its regulation in the marine diatom Skeletonema costatum. Functional Plant Biology, 2004, 31: 1027-1033.

17. Chen XW*, Gao KS. Characterization of diurnal photosynthetic rhythms in the marine diatom Skeletonema costatum grown in synchronous culture under ambient and elevated CO2. Functional Plant Biology, 2004, 31: 399-404.

18. Chen XW*, Gao KS. Roles of carbonic anhydrase in photosynthesis of Skeletonema costatum. Journal of Plant Physiology and Molecular Biology, 2004, 30(5): 511-516.

19. Chen XW, Gao KS*. Effect of CO2 concentrations on the activities of photosynthetic carbon fixation and extracellular anhydrase in the marine diatom Skeletonema costatum. Chinese Science Bulletin, 2003, 48: 2616-2620.

  1. 授权发明专利

1. 刘致浩；一种遗传图谱的标记矫正方法及装置，中国，ZL201711296893.9

2. 李学宝、刘致浩、陈云；一个棉花bHLH转录因子基因GhFP1及其启动子的鉴定及应用，中国，ZL201510146379.1