导师姓名：孙亮
性别：男
人气指数：1402

所属院校：中国农业大学
所属院系：园艺学院
职称：副教授
导师类型：硕导
招生专业：蔬菜学
研究领域： 番茄果实发育与调控
研究领域： 番茄果实发育与调控 [收起]




通讯方式 :
办公电话：**
电子邮件：liang_sun@cau.edu.cn


科研工作 :
工作经历科研概述博士后期间主要课题为“番茄果形重要数量性状位点fs8.1候选基因的筛选及详细表型研究”。fs8.1是番茄中一个重要的果形数量性状位点，主要存在于加工型番茄品种中并控制其果实伸长。过去研究将这一位点定位于番茄8号染色体异染色质区，由于异染色质区对重组的强烈抑制作用，fs8.1位点始终没有被缩短，FS8.1基因也因此没有被克隆。本课题尝试通过其他手段，如基因表达、序列突变分析、表型分析及基因功能分析，来克服重组率低的障碍，寻找fs8.1可能的候选基因。首先，通过比对番茄参考基因组（Solanumlycopersicumcv.Heinz1706）及野生番茄基因组序列（S.pimpinellifoliumaccessionLA1589），本课题重新设计了分子标记。同时，以番茄品种RioGrande（含有fs8.1突变）和野生型番茄LA1589为亲本，RioGrande为回交亲本构建了fs8.1近等基因系，并利用上述材料将fs8.1从过去的47Mb缩小到约3.03Mb。由于fs8.1突变可能导致基因表达变化，本课题构建了回交系花期子房转录组文库，而后利用高通量测序技术对其进行测序（RNA-Seq）。另外，除本课题构建的转录组数据外，我们还结合之前发表的其他番茄花发育转录组数据，对fs8.1区域中所有注释基因进行表达分析。结果发现，在122个注释基因中有51个基因为表达基因，而在这些表达基因中有6个基因在fs8.1回交系花期子房中差异表达。另外，由于fs8.1突变还可能导致氨基酸序列变化，本课题又比对了含有fs8.1突变（M82）和野生型（YellowPear）等位基因品种的基因组序列，结果发现，fs8.13.03Mb区段中包含158个单碱基突变（SNP）和5个插入/缺失突变（indel），其中31个突变可能与基因表达和功能相关，更重要的是，在上述31个突变中，有3个突变改变了3个表达基因的氨基酸序列。另外一方面，通过形态学分析发现，fs8.1不仅可以使果实及花器官伸长，同时还会增加果重。组织学研究发现，果实和子房的伸长是由纵向细胞数量增加引起的，而果重的增加除主要由纵向细胞数增加引起外，还可部分归因于果皮厚度和细胞层数的增加，说明FS8.1基因为细胞数量调控因子。综合上述所有分析以及基因功能，12个基因被选作fs8.1的候选基因，其中5个基因由差异表达而被选取，包括Solyc08g061650、Solyc08g062340、Solyc08g062370、Solyc08g062450和Solyc08g062580；3个基因由于包含改变氨基酸序列的突变而被选取，包括Solyc08g061850、Solyc08g061910和Solyc08g062200；而另外4个基因的选取主要依据其可能参与植物形态和激素水平调控，包括Solyc08g061560、Solyc08g061930、Solyc08g061820和Solyc08g062630。博士期间课题为“脱落酸调控番茄和葡萄果实发育与成熟的分子基础”。本课题通过生理和分子水平研究，初步揭示了番茄和葡萄果实过程中脱落酸（ABA）与果实成熟的关系，以及在果实成熟过程中ABA代谢和信号转导核心基因的转录水平调控。为研究上述问题，本课题首先在番茄中克隆和鉴定了参与ABA生物合成、降解和信号转导关键基因，包括SlNCEDs,SlCYP707As,SlPYLs,SlPP2Cs和SlSnRK2s。通过这些基因在果实发育和成熟过程中的表达研究，发现ABA的代谢和信号转导在转录水平受到精细调控，SlNCED1和SlCYP707A2为番茄果实发育和成熟过程中ABA代谢关键基因，而SlPYL1/2/3/6，SlPP2C1/5和SlSnRK2.3/2.4可能是参与果实发育和成熟过程中ABA信号转导的主要基因。为了进一步阐明ABA调控果实发育与成熟的分子机制，本课题又进一步利用E8启动子驱动的SlNCED1-RNAi载体，对番茄果实中内源ABA的合成进行了抑制。结果发现，转基因果实在成熟时内源ABA含量被下调20%-50%。与对照相比，转基因果实的平均果个变小，果肉硬度提高且货架期延长，同时果色深红，番茄红素和&beta-胡萝卜素含量及总类胡萝卜素含量升高。此外，转基因果实成熟过程中乙烯的释放量高于对照。生理和分子水平研究发现，转基因果实中多聚半乳糖醛酸酶（PG）、果胶甲酯酶（PME）和纤维素酶（Cel）活性下降，在转录水平SlPG、SlPME、SlTBGs、SlXETs、SlCels和SlExp1基因的多数均在果实成熟期被下调。类胡萝卜素代谢路径中八氢番茄红素合成酶基因SlPSY1和番茄红素&beta-环化酶基因SlBcyc的表达分别在转色期和粉红期被显著上调，促进了番茄红素和&beta-胡萝卜素的积累。同时，乙烯合成酶基因SlACS2、SlACS4和SlACO1在转色期的表达被上调。综上，果实内源ABA通过调节一系列细胞壁降解相关基因、类胡萝卜素代谢相关基因以及乙烯合成相关基因的表达而影响果实成熟过程中细胞壁的降解、类胡萝卜素的积累和乙烯的释放，并最终影响果实的质地，果品品质和成熟进程。为进一步研究ABA对多年生果树果实成熟的影响，本课题又以葡萄为试材，研究了浆果在发育成熟和采后衰老过程中脱落酸及其代谢酶基因，乙烯及其合成酶基因表达的变化，以及微量乙烯对葡萄浆果成熟的影响。结果显示，在葡萄浆果成熟过程中，脱落酸合成酶基因VvNCED1和ABA葡萄糖基转移酶基因VvGT的表达在成熟始期（veraison）快速升高，且在花后9周达到峰值。而脱落酸降解酶基因VvCYP1（ABA8-羟化酶）和&beta-葡萄糖苷酶基因Vv&betaG1的表达却是在花后10周达到高峰，尤其是Vv&betaG1其表达量一直保持高水平至采收期。此外，乙烯合成阻断试验表明，在葡萄浆果的成熟起始期，微量的内源乙烯可以诱导VvNCED1的表达，ABA随后产生，而ABA和乙烯的相互作用则可能是浆果成熟启动所必须的。承担项目博士阶段，以项目负责人身份承担“研究生科研创新专项--脱落酸，乙烯和生长素调控番茄果实成熟机理研究”并在项目验收中成果突出，考核优秀。以第三完成人身份承担“植物激素脱落酸调控果实成熟的分子基础”获奖情况博士阶段获得：中华人民共和国教育部自然科学奖二等奖，第三完成人；中国农业大学“校长奖学金”；中国农业大学，研究生“科研成就奖学金”；中国农业大学，研究生“超大奖学金”。本科阶段获得：中华人民共和国教育部国家奖学金；中国农业大学，本科生“学习一等奖学金”。

教育背景 :
教育背景2012.8-2015.12，博士后，美国俄亥俄州立大学，园艺与作物科学系，导师：VanderKnaap教授；2007.9-2012.6，博士，中国农业大学，农学与生物技术学院，果树系，硕博连读，导师：冷平教授；2003.9-2007.6，本科，中国农业大学，农学与生物技术学院，园艺专业，GPA=3.76，保送研究生。