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朱保葛


朱保葛,博士,研究员,博士生导师



朱保葛博士领导的创新研究组主要研究方向是大豆基因工程和分子育种等,主要包括:

1大豆矮化变异的赤霉素信号途径关键调控因子研究
       拟南芥和水稻等植物的赤霉素信号途径及调控机制已经基本清楚,而大豆的相关研究罕见报道。我们通过EMS诱变和外源赤霉素处理实验获得了1个对赤霉素不敏感型矮化突变体和2个赤霉素敏感型矮化突变体。以这些突变体和它们的野生型为材料,利用RT-PCR和Northern blot分析证明,赤霉素敏感型矮化突变体的赤霉素受体基因GmGID1的表达水平明显低于其野生型,而赤霉素不敏感型矮化突变体的赤霉素信号途径负调控因子基因GmRGAGmRGL(其编码蛋白是Dalla蛋白家族的一种)的表达水平明显高于其野生型,因此推测,可能是EMS诱发突变引起赤霉素信号途径的某些受体或调控因子的改变而导致大豆突变体茎秆的矮化。目前,我们正在运用Microarray技术验证上述表达变化的基因和筛选上调或下调差异大的关键调控因子基因,以进一步探索它们的作用机制。该项研究得到国家科技支撑计划等项目资助。
    
2
、大豆耐逆相关基因的克隆与功能研究
       逆境胁迫是农业生产的重要限制因素,克隆和应用大豆抗逆相关基因具有重要意义。我们运用生物信息学、比较基因组学和RACE等方法克隆了1个新的大豆热激转录因子基因GmHsfA1,其编码510个氨基酸(GenBank登录号为AY458843)。通过转基因和Northern/RT-PCR分析证实,GmHsfA1的过量表达能够激活或促使其下游的某些热激蛋白靶基因(GmHsp17GmHsp22Gmhsp70等)的表达,明显提高了转基因大豆的耐逆性尤其是耐热能力(可提高10oC以上),该成果的一项发明专利已经授权(专利号:ZL200510008755.7)。目前已得到多个耐逆性强的转基因大豆优良品系。
       通过蛋白质组学方法(双向电泳、MALDI-TOF和LC-MS/MS等质谱技术)鉴定了一个发生单个氨基酸替换(由苏氨酸Thr→异亮氨酸Ile)的大豆种子脱水素蛋白突变体mGmDHN1。运用基因组学方法克隆了该基因mGmDHN1,测序分析也发现该基因编码蛋白的第86位Thr变为Ile,验证了蛋白质组学鉴定结果。遗传转化实验表明,该基因的过量表达能够明显提高转基因拟南芥对高盐、高渗或低温的耐受能力。
       此项研究部分内容得到国家自然科学基金和科技支撑计划项目资助。
 
3、大豆转基因研究及高效转化技术体系建立
       我们通过多年探索和系统研究,建立了一套稳定有效的农杆菌侵染大豆子叶节转化技术体系,单批次最高转化率达到5.6%,4个受体大豆品种6批次的平均转化率为2.1%。运用该技术体系将7个外源目的基因(包括2个耐盐、1个耐旱/耐盐、1个耐高温、1个高油和2个抗胞囊线虫等基因)转入不同的受体大豆品种,得到100多份T1-T6代转基因材料,经分子检测和目标性状鉴定筛选,获得了多个目的基因性状得以表达的优良转基因品系。目前,我们正在进一步完善已建立的大豆转化体系,以建成实用化的技术平台。同时在研究探索新的大豆高效转化方法。
 
4、大豆重要性状基因的分子标记与图谱定位研究
  利用国内外优异的大豆资源材料,创建了多个不同类型的大豆遗传作图群体,包括低世代(F2、F2:3)分离群体、高世代重组自交系(RIL)群体和近等基因系(NIL)群体,运用适宜的作图群体和SSR、EST-SSR等分子标记技术结合计算机作图软件构建了多张大豆分子连锁图谱,定位了一大批与诸多大豆重要经济和农艺性状如种子蛋白含量、油脂含量、多粒荚、大粒、株荚数、株粒重、分枝数、底荚高度、株高、生育期、叶形以及耐旱等相关的主效基因或QTL,通过筛选和验证获得了一批有实用价值的分子标记,并用于大豆辅助选择和多基因聚合育种。同时通过连锁不平衡分析和关联作图来发掘和利用大豆材料中的优异等位基因。此项研究得到国家“863”和“973”等计划项目资助。

5、大豆高效育种技术研究和优良新品种培育及推广应用
  通过将有性杂交、诱变、回交、异地穿梭选育以及分子标记辅助选择等途径进行组装与集成,创造不同类型的、性状变异丰富的育种基础群体,结合采用大规模地分析检测与鉴定筛选技术,研究建立了大豆高效育种技术体系,创造大批有利用价值的大豆新种质和育种新材料。2001年以来培育成功“科丰号”(科丰14号、15号、17号、28号、37号、53号等)和“科新号”(科新3号、4号、8号)以及龙选1号等10多个优良大豆新品种在我国黄淮海和东北大豆产区大面积推广应用,创造了显著的经济效益和社会效益,连同以前育种成果共取得了多项国家级和省部级科技成果奖励。通过分子标记辅助选择和多基因聚合育种技术,力争培育出突破性的大豆新品种。通过与地方推广单位或种子企业合作,建立繁种和试验示范基地,在适应地区扩大新品种应用规模,为推动我国大豆生产发展和农民增收做贡献。此项研究得到了国家“863”项目、国家科技支撑计划项目和中国科学院知识创新工程重要方向项目资助。

KEY PUBLICATIONS:
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Wang Xiaodan, Lv Huiying, Zhang Jing, Zhu Baoge*. 2004: Comparative study on methods of extracting DNA from soybean leaf tissues for PCR. Molecular Plant Breeding, 2(6):891-894 (in Chinese with English abstract).

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Zhu Baoge, Bai Huixia, Zhang Yan, Li Sherong. 2000: Relationships between photosynthetic rate, invertase activity in leaf and seed weight per plant of soybean strains (varieties). Soybean Science,19(4):346-350 (in Chinese with English abstract).

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(*Corresponding author)