分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心

1、分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心植物科學(xué)研究的使命是揭示以植物為對象的生命現(xiàn)象的本質(zhì)與規(guī)律，從而保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色及可持續(xù)性。綠色植物是地球上物種起源的先行者之一，是地球生命體系最重要的初級生產(chǎn)者。不同于動物或微生物，植物具有特有的開花結(jié)實(shí)等典型生命現(xiàn)象，不具有主動遷移的能力，因而也最易受環(huán)境變化的影響。在長期的自然選擇過程中，適應(yīng)不同生境的植物已經(jīng)進(jìn)化出完善的調(diào)控系統(tǒng)，精細(xì)調(diào)節(jié)著其體內(nèi)的基因表達(dá)、物質(zhì)和能量代謝及其分配過程，從而形成適應(yīng)不同光照、溫度、水分、養(yǎng)分等非生物因子，以及不同寄生、共生等生物因子條件的生理性狀，在營養(yǎng)生長和生殖生長之間保持最佳平衡，并最終顯著影響與人類密切相關(guān)的一些經(jīng)濟(jì)形狀（

2、產(chǎn)量、品質(zhì)和活性成分）。因此，解析植物重要或者特化性狀形成的遺傳基礎(chǔ)與進(jìn)化規(guī)律、性狀發(fā)育的物質(zhì)與能量代謝調(diào)控及其與環(huán)境互作的分子調(diào)控機(jī)理，揭示物質(zhì)、能量流動與植物性狀形成的分子遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，是植物科學(xué)研究最核心的問題。分子植物科學(xué)卓越中心將以“植物性狀發(fā)育的遺傳和代謝調(diào)控分子機(jī)制”研究為主題，從植物性狀形成的遺傳和進(jìn)化基礎(chǔ)、性狀形成的代謝基礎(chǔ)、生長發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制，以及性狀形成與環(huán)境相互作等四個(gè)研究方向著手，發(fā)掘、認(rèn)識并系統(tǒng)解析植物重要生理性狀的分子調(diào)控機(jī)理，為糧食安全及生態(tài)環(huán)境安全的國家重大需求提供基礎(chǔ)理論和技術(shù)支撐。（一）植物性狀形成的遺傳基礎(chǔ)及進(jìn)化規(guī)律（植物遺傳多樣性）植物多樣性及不同

3、植物復(fù)雜性狀的形成歸根結(jié)底是由基因組結(jié)構(gòu)及特征決定的。植物復(fù)雜性狀的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前國際上競爭激烈的前沿科學(xué)研究領(lǐng)域。本方向?qū)l(fā)揮中心成員在基因組學(xué)與遺傳學(xué)等方面的研究優(yōu)勢，綜合應(yīng)用遺傳學(xué)、基因組學(xué)、生物信息學(xué)及分子生物學(xué)等方法，重點(diǎn)解析植物遺傳多樣性形成的分子基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究代表性植物的生態(tài)適應(yīng)性和馴化過程的基因組進(jìn)化機(jī)制，挖掘水稻等重要農(nóng)作物重要復(fù)雜性狀的關(guān)鍵調(diào)控基因（QTL）、闡明其功能及作用機(jī)理；分析控制復(fù)雜性狀的多基因之間的互作關(guān)系；研究復(fù)雜性狀之間的互作平衡調(diào)控關(guān)系；建立復(fù)雜性狀的分子遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；為培育適應(yīng)性廣、環(huán)境友好的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗超級新品種的分子設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐

4、。研究方向：1.植物生態(tài)適應(yīng)或馴化過程的基因組特征及進(jìn)化規(guī)律；2.植物復(fù)雜性狀遺傳與基因調(diào)控規(guī)律；3.植物復(fù)雜性狀的多基因互作網(wǎng)絡(luò)；4.植物雜種優(yōu)勢或劣勢形成的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。（二）植物性狀形成的物質(zhì)與能量代謝基礎(chǔ)（高效植物）植物營養(yǎng)與代謝為植物和食物鏈次級消費(fèi)者提供了物質(zhì)和能量基礎(chǔ), 是植物一切性狀發(fā)生、發(fā)育及與環(huán)境互作的基礎(chǔ)。闡明植物體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝的分子調(diào)控機(jī)理、物質(zhì)和能量的分配和再分配是植物營養(yǎng)和代謝的核心科學(xué)問題。本研究方向?qū)⒁怨饽芨咝张c利用、碳氮耦合代謝及能量流動、生物活性小分子代謝以及物質(zhì)運(yùn)輸為切入點(diǎn)開展研究，旨在解析植物營養(yǎng)效率和高光效的分子機(jī)制，植物次生代謝組的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以及

5、植物代謝產(chǎn)物分配和再分配的路徑控制機(jī)理，繪制植物產(chǎn)量和品質(zhì)形成的物質(zhì)和能量基礎(chǔ)的調(diào)控藍(lán)圖。研究方向：1. 光合能量的轉(zhuǎn)換與調(diào)控機(jī)制；2. 碳礦耦合及營養(yǎng)高效；3. 物質(zhì)合成及定向分配；4. 植物次生代謝及調(diào)控。（三）植物生長發(fā)育過程的分子機(jī)制（植物全能生長）植物生長發(fā)育模式歸根到底是由細(xì)胞命運(yùn)決定的：不同分化類型的細(xì)胞“從何而來細(xì)胞命運(yùn)的決定、組織分化和器官發(fā)生”，“如何維持組織和器官的時(shí)序性發(fā)育”以及“走向何方細(xì)胞的衰老和死亡”。這一連續(xù)而復(fù)雜的過程由環(huán)境信號、激素信號、遺傳與表觀遺傳機(jī)制等復(fù)雜的分子網(wǎng)絡(luò)精密調(diào)控。本方向擬結(jié)合組學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等手段回答調(diào)控植物分生組織建立

6、與維持、側(cè)生器官的發(fā)生與發(fā)育、植物的時(shí)序性發(fā)育以及植物衰老和死亡的分子機(jī)制。研究方向：1.植物分生組織建立和維持、器官發(fā)生和發(fā)育的基本原則；2.植物時(shí)序性發(fā)育與衰老的分子基礎(chǔ)；3.調(diào)控植物生長發(fā)育的小分子(激素和小肽)的解析和機(jī)制研究；4.植物發(fā)育的可塑性和適應(yīng)性的分子機(jī)理研究。（四）植物與環(huán)境互作的分子機(jī)制（植物環(huán)境適應(yīng)）植物性狀形成與發(fā)育同環(huán)境光照、溫度、濕度、土壤鹽堿性及病害、共生菌等非生物和生物逆境因子緊密相關(guān)。本研究方向?qū)闹参锏臏囟?、鹽堿、干旱和光照等非生物逆境脅迫耐受機(jī)制，以及從植物-病原菌、共生菌互作及植物-昆蟲互作機(jī)制等角度開展研究，揭示植物逆境生理、互作信號識別與應(yīng)答控制的分子規(guī)律，為作物抗逆、抗病與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，以及植物引種定殖和生態(tài)環(huán)境安全提供新的理論基礎(chǔ)及技術(shù)依據(jù)。研究方向 ：1.植物對典型非生物脅迫因子的感受及響應(yīng)