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学术讲座:多倍体野生稻的快速从头驯化
来源: 作者: 发布日期:2021/04/13

报告人:李家洋

间:2021年4月16日(周五)上午9:00

点:广州大学行政西二楼会议厅

报告人简介:


李家洋,著名植物分子遗传学家,中国科学院院士、美国国家科学院外籍院士、德国科学院院士、英国皇家学会外籍会员、发展中国家科学院院士、国际欧亚科学院院士、欧洲分子生物学组织外籍成员、美国植物生物学家协会终身会员。曾先后获国家自然科学奖一、二等奖、发展中国家科学院讲演奖、长江学者成就二等奖;研究成果入选2010年中国和世界十大科技进展;2018年获得第三届未来科学大奖生命科学奖。

先后担任中国科学院遗传研究所所长、中国科学院遗传与发育生物学研究所所长、中国科学院副院长、党组成员、农业部党组成员及副部长,中国农业科学院院长,中共第十八届中央候补委员。现任中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员、博士生导师,第十三届全国人大农业与农村委员会副主任委员,第十三届全国人民代表大会常务委员会委员,第十三届全国人民代表大会代表。

主要研究植物激素的合成途径与作用机理,着重于阐明高等植物株型形成的分子机理,并致力于水稻的分子品种设计,培育高产、优质、多抗、高效的水稻新品种。在CellNatureScience等顶级刊物上发表多篇研究论文。

报告内容:

水稻是世界最主要的粮食作物之一,为全世界一半以上的人口提供主粮。随着人口的快速增长,如何进一步提高水稻单产,从而满足粮食需求,是亟待解决的严峻问题。

当前的栽培稻是从祖先二倍体野生稻经过数千年的人工驯化而来。除了二倍体栽培稻,稻属还有其它25种野生植物,其中异源四倍体野生稻具有生物量大、自带杂种优势、环境适应能力强等优势,但同时也具有非驯化特征,无法进行农业生产。

为攻克创制多倍体水稻新作物的难题,李家洋院士所带领的研究团队首次提出异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略,分为“四个阶段”:第一阶段,收集并筛选综合性状最佳的异源四倍体野生稻底盘种质资源;第二阶段,建立野生稻快速从头驯化技术体系,其中包括三个核心点,即高质量参考基因组的绘制和基因功能注释,高效遗传转化体系,高效基因组编辑技术体系;第三阶段,品种分子设计与快速驯化,包括重要农艺性状基因注释及基于基因组信息的品种分子设计,重要农艺性状基因的功能验证,多基因编辑及聚合,及田间综合性状评估;第四阶段,新型水稻作物推广应用。

以这一策略为蓝图,该团队首先选出一份高秆野生稻资源PPR1;然后突破了多倍体水稻遗传转化体系、基因组编辑技术体系、四倍体野生稻参考基因组等技术瓶颈,进一步注释了驯化基因及农艺性状基因,系统分析其同源性,并进一步对PPR1中控制落粒性、芒长、株高及生育期的同源基因进行了基因组编辑,成功创制了落粒性降低、芒长变短、株高降低和抽穗时间不同程度缩短的各种基因编辑材料。最终证明该团队提出的异源四倍体野生稻快速从头驯化策略高度可行,对未来创制培育新的作物种类从而保障粮食安全具有重要意义。