河南省小麦基因组和基因资源研究创新型科技团队
认定部门：河南省创新型科技人才队伍建设工程领导小组办公室主管部门：河南省教育厅
依托单位：河南农业大学
认定时间：2017年11月
一、 简介
团队以河南省最重要的粮食作物小麦为目标，开展小麦及其近源种（乌拉尔图小麦、粗山羊草、西尔斯山羊草等）的基因组与比较基因组研究，通过功能基因组学、细胞遗传学与表观遗传学手段发掘小麦重要性状-抗病、抗逆和发育过程的功能基因，利用染色体工程与基因编辑技术开展小麦遗传改良，创制‘绿色’基因工程新种质，服务河南小麦生产的可持续发展。
团队长期围绕小麦抗病（锈病和白粉病）分子与细胞遗传学、养分高效的分子生物学、近缘种质资源发掘和植物表观遗传调控等领域开展研究工作，主持国家973课题、国家自然科学基金课题和国家重点研发计划子课题等重要科研项目。近年来，在基因组学、功能基因组学和表观遗传学等方向科研成果显著， 在Nature communications, Molecular plant, The plant cell, Journal of experimental botany, Theoretical and Applied Genetics, Scientific report等重要学术期刊发表SCI论文80篇，获省级科技成果一等奖2项、二等奖2项。
本团队是省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室创新团队之一，带头人郑文明教授（河南省科技创新杰出人才、博士生导师）长期从事本领域研究，学术积淀深厚。团队成员包括教授7人、副教授2人、中级职称3人。其中，新世纪百千万人才工程国家级人选/国家特殊津贴专家1人、省科技创新杰出人才/杰出青年1人、省级特聘教授/校拔尖人才1人、省高校创新人才1人。团队成员学缘结构合理、科研基础坚实、富有创新活力。
二、 团队成员
三、近年来取得的突破性进展情况
（1) 团队带头人郑文明教授（省科技创新杰出人才、博士生导师）合作完成小麦条锈菌基因组测序和比较基因组分析，首次设计使用‘Fosmid to Fosmid’ 测序及拼接策略，获得小麦条锈菌高质量基因组框架图，首次证实条锈菌基因组切实存在的高度杂合特征，为锈菌比较基因组和基因功能研究奠定重要基石，是国际领先的研究成果。对世界范围分布的5个条锈菌分离系进行了重测序分析，首次提出有性重组极有可能在条锈菌毒性小种演化中发挥了重要作用。研究为条锈菌毒性变异机制研究、新毒力菌系的预测和小麦抗锈病新种质创制及布局提供了重要研究基础。文章发表于Nature Communications （SCI影响因子12.12，ESI高被引论文）；关于植物磷调控网络分析方面的研究文章发表于Plant,cell and environment (SCI 影响因子6.96，被引用频次超过350次)。
（2) 刘文轩教授（百千万人才工程国家级人选、国家特殊津贴专家）在小麦分子细胞遗传学研究及应用方面，将山羊草等作为小麦抗病基因的重要来源，将优异基因导入普通小麦。先后选育了抗赤霉病的小麦-大赖草染色体易位系、抗小麦锈病的小麦-希尔西斯山羊草、小麦-卵穗山羊草、小麦-簇毛麦、小麦-中间偃麦草易位系、抗小麦条斑花叶病毒病的小麦-中间偃麦草染色体易位系等，正式定名了抗秆锈病基因Sr51、Sr52和Sr53，抗小麦条斑花叶病毒病基因Wsm3，其中后者是世界上仅有的三个抗病基因之一，小麦-中间偃麦草易位系也是世界上迄今唯一的携带抗秆锈病基因Sr44的遗传补偿型易位系。相关论文先后发表于遗传学主流杂志Theoretical and Applied Genetics。
（3) 团队骨干张会勇博士（省特聘教授、校拔尖人才、博士生导师）利用染色质免疫共沉淀和转录组测序技术，从全基因组水平系统分析SPL7和HY5调控的基因表达网络，研究表明两个调控网络相互作用共同调控多条重要生化代谢途径，其中一个调控节点microRNA408可以互补其上游调控因子突变造成的生长表型缺陷。该研究对于植物应适应性生长和发育过程中复杂的网络调控开辟了一种全新的认知方式，并为利用基因操作手段提高作物光合作用提供了一个新思路。论文发表于著名期刊Molecular Plant,The Plant Cell等。
（4) 团队骨干王小纯教授（省高校科技创新人才）针对冬小麦谷氨酰胺合成酶（GS）基因功能进行了深入研究，明确了GS1和GS2基因在增强小麦氮高效利用中作用机制，研究论文发表于Journal of experimental botany和Scientific report。
（5) 团队骨干孟凡荣教授（省高校骨干教师）关于小麦基因组甲基化表观调控Argonaute基因功能研究的论文发表于植物领域著名期刊BMC Plant Biol, 2013, 13: 18. (SCI IF: 4.35;ESI 高被引论文)。
（6) 团队成员刘娜博士以通讯兼第一作者发表有关小麦抗白粉病全基因组关联分析的文章（Genome-wide Association Analysis of Powdery Mildew Resistance in U.S. Winter Wheat ，Scientific Reports ，2017)，文章使用小麦 90K SNP芯片对185份冬小麦进行分型，最后获得12个白粉病抗性QTL，其中3个是新QTL,这些QTL分别位于染色体1A, 2A, 5A, 6A, 1B, 3B, 5B, 1D, 3D和6D。研究为小麦抗白粉病基因资源的鉴定和利用奠定了重要基础。
四、研究方向：
1）小麦基因组与比较基因组研究。通过小麦及其近源种（乌拉尔图小麦、粗山羊草、西尔斯山羊草等）的比较基因组分析和全基因组关联分析（GVAS）筛选小麦抗病抗逆（养分高效）基因和关联位点，为功能基因发掘和利用奠定基础；
2）小麦重要性状相关基因功能及其调控机制研究。通过功能基因组学、细胞遗传学与表观遗传学手段鉴定小麦重要性状（抗病、抗逆）和发育过程的功能基因，揭示其分子调控机制；
3）小麦重要性状遗传改良。充分挖掘各类基因资源，利用基因工程、分子辅助育种和染色体工程与基因编辑技术开展小麦遗传改良，创制‘绿色’基因工程新种质。
（1) 团队带头人郑文明教授（省科技创新杰出人才、博士生导师）合作完成小麦条锈菌基因组测序和比较基因组分析，首次设计使用‘Fosmid to Fosmid’ 测序及拼接策略，获得小麦条锈菌高质量基因组框架图，首次证实条锈菌基因组切实存在的高度杂合特征，为锈菌比较基因组和基因功能研究奠定重要基石，是国际领先的研究成果。对世界范围分布的5个条锈菌分离系进行了重测序分析，首次提出有性重组极有可能在条锈菌毒性小种演化中发挥了重要作用。研究为条锈菌毒性变异机制研究、新毒力菌系的预测和小麦抗锈病新种质创制及布局提供了重要研究基础。文章发表于Nature Communications （SCI影响因子12.12，ESI高被引论文）；关于植物磷调控网络分析方面的研究文章发表于Plant,cell and environment (SCI 影响因子6.96，被引用频次超过350次)。
（2) 刘文轩教授（百千万人才工程国家级人选、国家特殊津贴专家）在小麦分子细胞遗传学研究及应用方面，将山羊草等作为小麦抗病基因的重要来源，将优异基因导入普通小麦。先后选育了抗赤霉病的小麦-大赖草染色体易位系、抗小麦锈病的小麦-希尔西斯山羊草、小麦-卵穗山羊草、小麦-簇毛麦、小麦-中间偃麦草易位系、抗小麦条斑花叶病毒病的小麦-中间偃麦草染色体易位系等，正式定名了抗秆锈病基因Sr51、Sr52和Sr53，抗小麦条斑花叶病毒病基因Wsm3，其中后者是世界上仅有的三个抗病基因之一，小麦-中间偃麦草易位系也是世界上迄今唯一的携带抗秆锈病基因Sr44的遗传补偿型易位系。相关论文先后发表于遗传学主流杂志Theoretical and Applied Genetics。
（3) 团队骨干张会勇博士（省特聘教授、校拔尖人才、博士生导师）利用染色质免疫共沉淀和转录组测序技术，从全基因组水平系统分析SPL7和HY5调控的基因表达网络，研究表明两个调控网络相互作用共同调控多条重要生化代谢途径，其中一个调控节点microRNA408可以互补其上游调控因子突变造成的生长表型缺陷。该研究对于植物应适应性生长和发育过程中复杂的网络调控开辟了一种全新的认知方式，并为利用基因操作手段提高作物光合作用提供了一个新思路。论文发表于著名期刊Molecular Plant,The Plant Cell等。
（4) 团队骨干王小纯教授（省高校科技创新人才）针对冬小麦谷氨酰胺合成酶（GS）基因功能进行了深入研究，明确了GS1和GS2基因在增强小麦氮高效利用中作用机制，研究论文发表于Journal of experimental botany和Scientific report。
（5) 团队骨干孟凡荣教授（省高校骨干教师）关于小麦基因组甲基化表观调控Argonaute基因功能研究的论文发表于植物领域著名期刊BMC Plant Biol, 2013, 13: 18. (SCI IF: 4.35;ESI 高被引论文)。
（6) 团队成员刘娜博士以通讯兼第一作者发表有关小麦抗白粉病全基因组关联分析的文章（Genome-wide Association Analysis of Powdery Mildew Resistance in U.S. Winter Wheat ，Scientific Reports ，2017)，文章使用小麦 90K SNP芯片对185份冬小麦进行分型，最后获得12个白粉病抗性QTL，其中3个是新QTL,这些QTL分别位于染色体1A, 2A, 5A, 6A, 1B, 3B, 5B, 1D, 3D和6D。研究为小麦抗白粉病基因资源的鉴定和利用奠定了重要基础。
四、研究方向：
1）小麦基因组与比较基因组研究。通过小麦及其近源种（乌拉尔图小麦、粗山羊草、西尔斯山羊草等）的比较基因组分析和全基因组关联分析（GVAS）筛选小麦抗病抗逆（养分高效）基因和关联位点，为功能基因发掘和利用奠定基础；
2）小麦重要性状相关基因功能及其调控机制研究。通过功能基因组学、细胞遗传学与表观遗传学手段鉴定小麦重要性状（抗病、抗逆）和发育过程的功能基因，揭示其分子调控机制；
3）小麦重要性状遗传改良。充分挖掘各类基因资源，利用基因工程、分子辅助育种和染色体工程与基因编辑技术开展小麦遗传改良，创制‘绿色’基因工程新种质。
