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小麦抗病遗传育种实验室

花匠小妙招
2025-01-03 02:45

小麦抗病遗传育种实验室

实验室名称：小麦抗病遗传育种实验室

课题组负责人：

陈时盛

实验室、课题组介绍：

1、研究方向：小麦及其近缘植物优异基因的发掘与利用、关键基因的克隆及功能研究、小麦种质创新及新品种选育

2、主要研究内容：

（1）重要性状基因的挖掘定位；

（2）关键基因的克隆和功能分析；

（3）已克隆基因的分子机制和调控网络；

（4）小麦远缘杂家、材料创制、小麦分子标记辅助选择育种。

3、主要研究成果：

课题组已成功从小麦及其近缘种属克隆到了7个抗锈病新基因，包括来自于拟斯贝尔托山羊草的Lr47，一粒小麦T. monococcum的Sr21、Sr60和Sr22b；来源于四倍体小麦的Sr8155B1、Sr13、Sr9和Yr15（参与）。解析了4个穗部或株型发育相关基因HB2、TaAPA2、BGI1和WAPO-A1（参与）。此外，先后发掘定位了Sr60、SrTm4、SrTm5、SrKN、LrKP等10个新型抗病基因，正式命名了Sr60、Sr22b等基因。在Nature Communications、PNAS、New Phytologist、Plant Biotechnology Journal等国际主流刊物上发表了SCI论文30多篇，获批国家发明专利7项；主持国家、省、市科研项目10余项，申请植物新品种权4项。

团队成员：

团队介绍（华蕾、王桂平、吕士凯、SHAMS UR REHMAN、李洪娜、沈涛、宋瑞、郝小花、杨进威、乔梁、张丽君、张静、王杰）：

主要成员介绍：

姓名：华蕾

职务：副研究员

邮箱：lei.hua@pku-iaae.edu.cn

教育背景：2007.09-2013.07 中国科学院遗传与发育生物学研究所，博士学位

工作经历：2016.01-2019.12美国南达科他州立大学生物与微生物系，博士后

2020.05-至今，在北京大学现代农业研究院小麦抗病遗传育种实验室工作，助理研究员

研究方向：小麦功能基因的图位克隆、功能验证以及分子机制研究

荣誉：2022年潍坊市“鸢都学者青年专家”

文章：

1. Li Hongna#, Hua Lei#, Zhao Shuqing#, Hao Ming, Song Rui, Pang Shuyong, Liu Yanna, Chen Hong, Zhang Wenjun, Shen Tao, Gou Jin-Ying, Mao Hailiang, Wang Guiping, Hao Xiaohua, Li Jian, Song Baoxing, Lan Caixia, Li Zaifeng, Deng Xing Wang, Dubcovsky Jorge, Wang Xiaodong, Chen Shisheng. Cloning of the wheat leaf rust resistance gene Lr47introgressed from Aegilops speltoides. Nature Communications, 2023, 14(1): 6072. https://doi.org/10.1038/s41467-023-41833-2

2. Jiang Dengji#, Hua Lei#, Zhang Chaozhong, Li Hongna, Wang Zheng, Li Jian, Wang Guiping, Song Rui, Shen Tao, Li Hongyu, Bai Shengsheng, Liu Yanna, Wang Jian, Li Hao, Dubcovsky Jorge, Chen Shisheng. Mutations in the miRNA165/166 binding site of the HB2 gene result in pleiotropic effects on morphological traits in wheat. The Crop Journal, 2023, 11(1): 9-20. https://doi.org/10.1016/j.cj.2022.05.002

3. Li Hongna#, Hua Lei#, Rouse N. Matthew, Li Tianya, Pang Shuyong, Bai Shengsheng, Shen Tao, Luo Jing, Li Hongyu, Zhang Wenjun, Wang Xiaodong, Dubcovsky Jorge, Chen Shisheng. Mapping and Characterization of a Wheat Stem Rust Resistance Gene in Durum Wheat “Kronos”. Frontiers in Plant Science, 2021, 12:751398, https://doi.org/10.3389/fpls.2021.751398

4. Gupta Ajay#, Hua Lei#, Lin Guifang, Molnár Istváan, Doležel Jaroslav, Liu Sanzhen, Li Wanlong. Multiple origins of Indian dwarf wheat by mutations targeting the TREE domain of a GSK3-like kinase for drought tolerance, phosphate uptake, and grain quality. Theoretical and Applied Genetics, 2021, 134(2):633-645. doi: 10.1007/s00122-020-03719-5.

5. Zhang Zhengzhi#, Hua Lei #, Gupta Ajay, Tricoli David, Edwards Keith J, Yang Bing, Li Wanlong. Development of an Agrobacterium-delivered CRISPR/Cas9 system for wheat genome editing. Plant Biotechnology Journal, 2019, 17(8):1623-1635. doi: 10.1111/pbi.13088.

6. Hua Lei, Challa Ghana Shyam, Subramanian Senthil, Gu Xingyou, Li Wanlong. Genome-Wide Identification of Drought Response Genes in Soybean Seedlings and Development of Biomarkers for Early Diagnoses. Plant Molecular Biology Reporter, 2018, 36:350–362. https://doi.org/10.1007/s11105-018-1085-z

7. Bai Shengsheng, Wang Guiping, Song Rui, Liu Yannan, Hua Lei, Yang Jinwei, Zhang Lijun, Ur Rehman Shams, Hao Xiaohua, Hou Lifeng, Zhang Chaozhong, Li Hongna, Liang Yanyan, Zhao Lihua, Xue Yan, Wang Zheng, Chen Shisheng. Mutations in wheat TaAPA2 gene result in pleiotropic effects on plant architecture. Sci China Life Sci, 2024, 67(9):2039-2042. doi: 10.1007/s11427-024-2620-7.

8. Li Hongyu, Li Kairong, Li Hongna, Yang Chen, Perera Geetha, Wang Guiping, Lyu Shikai, Hua Lei, Ur Rehman Shams, Zhang Yazhou, Ayliffe Michael, Yu Haitai, Chen Shisheng. Mapping and Candidate Gene Analysis of an All-Stage Stem Rust Resistance Gene in Durum Wheat Landrace PI 94701. Plants (Basel). 2024 Aug 8;13(16):2197. doi: 10.3390/plants13162197.

9. Ur Rehman Shams, Qiao Liang, Shen Tao, Hua Lei, Li Hongna, Ahmad Zishan, Chen Shisheng. Exploring the Frontier of Wheat Rust Resistance: Latest Approaches, Mechanisms, and Novel Insights. Plants (Basel). 2024 Sep 6;13(17):2502. doi: 10.3390/plants13172502.

10. Xu Binyang#, Shen Tao#, Chen Hong#, Li Hongna#, Ur Rehman Shams, Lyu Shikai, Hua Lei, Wang Guiping, Zhang Chaozhong, Li Kairong, Li Hao, Lan Caixia, Chen Guo-Yue, Hao Ming, Chen Shisheng. Mapping and characterization of rust resistance genes Lr53 and Yr35 introgressed from Aegilops species. Theoretical and Applied Genetics, 2024, 137(5):113. doi: 10.1007/s00122-024-04616-x.

11. Li Hongna, Luo Jing, Zhang Wenjun, Hua Lei, Li Kun, Wang Jian, Xu Binyang, Yang Chen, Wang Guiping, Rouse N. Matthew, Dubcovsky Jorge, Chen Shisheng. High-resolution mapping of SrTm4, a recessive resistance gene to wheat stem rust. Theoretical and Applied Genetics, 2023, 136(5): 120. https://doi.org/10.1007/s00122-023-04369-z

12. Gupta Ajay, Hua Lei, Zhang Zhengzhi, Yang Bing, Li Wanlong. CRISPR-induced miRNA156-recognition element mutations in TaSPL13 improve multiple agronomic traits in wheat. Plant Biotechnology Journal, 2023, 21(3):536-548. doi: 10.1111/pbi.13969

13. Luo Jing, Rouse N. Matthew, Hua Lei, Li Hongna, Li Boshu, Li Tianya, Zhang Wenjun, Gao Caixia, Wang Yanpeng, Dubcovsky Jorge, Chen Shisheng. Identification and characterization of Sr22b, a new allele of the wheat stem rust resistance gene Sr22effective against the Ug99 race group. Plant Biotechnology Journal, 2022, 20(3): 554–563. https://doi.org/10.1111/pbi.13737

14. Chen Shisheng, Hegarty Joshua, Shen Tao, Hua Lei, Li Hongna, Luo Jing, Li Hongyu, Bai Shengsheng, Zhang Chaozhong, Dubcovsky Jorge. Stripe rust resistance gene Yr34 (synonym Yr48) is located within a distal translocation of Triticum monococcum chromosome 5AmL into common wheat. Theoretical and Applied Genetics, 2021, 134: 2197–2211, https://doi.org/10.1007/s00122-021-03816-z

15. Liu Shuying, Hua Lei, Dong Sujun, Chen Hongqi, Zhu Xudong, Jiang Jun’e, Zhang Fang, Li Yunhao, Fang Xiaohua, Chen Fan. OsMAPK6, a mitogen-activated protein kinase, influences rice grain size and biomass production. Plant Journal, 2015, 84(4):672-81. doi: 10.1111/tpj.13025.

专利：

1. 陈时盛; 罗静; 华蕾, 一种检测小麦抗秆锈病基因SrTm5的诊断性分子标记及其育种应用，2020-11-20, 中国，ZL202011374520.0

2. 陈时盛; 李洪娜; 华蕾; 庞书勇; 王桂平; 姜登基; 魏可可; 刘艳娜, 小麦秆锈病抗性蛋白及其编码基因和应用，2021-8-23, 中国, ZL202110969875.2

3. 陈时盛; 李洪娜; 王桂平; 华蕾; 沈涛; 李洪雨; 姜登基; 罗静; 白升升 , 检测小麦抗叶锈病基因Lr47的分子标记、检测方法及其应用, 2022-1-30, 中国, ZL202210114498.9

4. 陈时盛; 李洪娜; 华蕾; 王逍冬；宋瑞；刘艳娜，小麦叶锈病抗性蛋白及其编码基因和应用，2021-10-12, 中国, ZL202211247709.2

姓名：王桂平

职务：助理研究员

邮箱：guiping.wang@pku-iaas.edu.cn

教育背景：2014.09-2020.08 博士山东农业大学作物遗传育种专业

2010.09-2014.06 本科植物科学与技术专业

会计学专业

工作经历：2020-09 至今, 在站, 山东农业大学，生物学，博士后

2021-10 至今, 北京大学现代农业研究院, 小麦抗病遗传育种实验室, 助理研究员

研究方向：小麦遗传育种

代表性文章：

1. Bai S.*, Wang G.*, Song R., Liu Y., Hua L. et al. (2024) Mutations in wheat TaAPA2 gene result in pleiotropic effects on plant architecture. Sci. China Life Sci. 67(9), 2039–2042. （共同一作，IF：8.0）；

2. Wang, H. *, Yin, H. *, Jiao, C. *, Fang, X. *, Wang, G. *, et al. (2020). Sympatric speciation of wild emmer wheat driven by ecology and chromosomal rearrangements. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 117(11), 5955–5963. (共同一作，IF：9.4)；

3. Wang, G. *, Yu, G. *, Hao, Y., Cheng, X., Zhao, J., Sun, S., & Wang, H. (2020). Molecular dissection of TaLTP1 promoter reveals functional cis-elements regulating epidermis-specific expression. Int. J. Mol. Sci., 21(7), 2261. (一作，IF：4.9)；

4. Wang, G., Hou, W., Zhang, L., Wu, H., Zhao, L., Du, X., . . . Kong, L. (2016). Functional analysis of a wheat pleiotropic drug resistance gene involved in Fusarium head blight resistance. J.Integr. Agric., 15(10), 2215-2227. (一作，IF：4.6)；

5. Wang, H., Sun, S., Ge, W., Zhao, L., Hou, B., Wang, K., Lyu, Z., Chen, L., Xu, S., Guo, J., Li, M., Su, P., Li, X., Wang, G., Bo, C., Fang, X., Zhuang, W., Cheng, X., Wu, J., Dong, L., … Kong, L. (2020). Horizontal gene transfer of Fhb7 from fungus underlies Fusarium head blight resistance in wheat. Science, 368(6493), eaba5435. (参与，IF：44.7)。

专利：

1. 王桂平，李浩，李洪雨，陈时盛，户婉怡，李洪娜，吕士凯，张丽君，检测小麦Su1-Ph1 基因的分子标记、部分同源染色体重组小麦的制备方法及应用，202311283926.1；

2. 陈时盛，李洪娜，王桂平，华蕾，沈涛，李洪雨，姜登基，罗静，白升升，检测小麦抗叶锈病基因Lr47的分子标记、检测方法及其应用, 2022-11-29, 中国, ZL 2022 1 0114498.9；

3. 陈时盛，李洪娜，华蕾，庞书勇，王桂平，姜登基，魏可可，刘艳娜，小麦秆锈病抗性蛋白及其编码基因和应用, 2023-05-02, 中国, ZL 2021 1 0969875.2。

承担项目课题：

1. 2024.01-2026.12，小麦TaCO6基因响应干旱信号调控生育期机理解析，ZR2023QC103，山东省自然科学基金，项目主持人；

2. 2023.07-2026.06，基于大片段多基因聚合的小麦抗病分子设计育种研究与种质创制，2023LZGC022，山东省重点研发计划（农业良种工程），课题主持人。

姓名：吕士凯

职务：助理研究员

邮箱：lvshikaiyd@163.com

教育背景：2013年9月-2021年6月，西北农林科技大学，作物学专业，博士学位；

2009年9月-2013年6月，烟台大学，生物科学专业，学士学位。

工作经历：2021年7月-2023年2月，中国科学院西北高原生物研究所，特别研究助理；

2023年3月至今，北京大学现代农业研究院，助理研究员。

研究方向：小麦抗病基因克隆及育种利用

姓名：SHAMS UR REHMAN (Assistant Researcher)

职务：B206

邮箱：shams@pku-iaas.edu.cn

教育背景：Ph.D. Crop Biotechnology (Anhui Agricultural University)

工作经历：Assistant Researcher, Peking University Institute of Advanced Agriculture, Weifang, China (2023- Present)

Postdoctoral Fellow, College of Biology and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing, China (2020- 2023)

研究方向：Identification of new sources of wheat rust resistance (e.g., wild relatives, landraces)

荣誉：China Scholarship Council (Chinese Government Scholarship-2015-2020)

姓名：李洪娜

职务：联合培养博士

邮箱：hongna.li@pku-iaas.edu.cn

教育背景：2024.09至今，厦门大学博士在读

2014.09-2017.06，山东农业大学，作物遗传育种，农学硕士

工作经历：2017.07-2019.11，源宜基因科技有限公司，生物信息分析员

2019.12-2023.11，北京大学现代农业研究院，小麦抗病遗传育种实验室，科研助理

2023.11-2024.08，北京大学现代农业研究院，小麦抗病遗传育种实验室，助理研究员

研究方向：小麦抗病基因克隆及育种利用

文章：

1. Xu, B., Shen, T., Chen, H., Li, H., Rehman, S. U., Lyu, S., ... & Chen, S. (2024). Mapping and characterization of rust resistance genes Lr53 and Yr35 introgressed from Aegilops species. Theoretical and Applied Genetics, 137(5), 113. (共同一作)

2. Li, H., Li, K., Li, H., Yang, C., Perera, G., Wang, G., ... & Chen, S. (2024). Mapping and Candidate Gene Analysis of an All-Stage Stem Rust Resistance Gene in Durum Wheat Landrace PI 94701. Plants, 13(16), 2197. (共同一作)

3. Li, H., Hua, L., Zhao, S., Hao, M., Song, R., Pang, S., ... & Chen, S. (2023). Cloning of the wheat leaf rust resistance gene Lr47 introgressed from Aegilops speltoides. Nature Communications, 14(1), 6072.

4. Wang, X., Li, H., Shen, T., Wang, X., Yi, S., Meng, T., ... & Guo, L. (2024). A near-complete genome sequence of einkorn wheat provides insight into the evolution of wheat A subgenomes. Plant Communications, 5(5). (共同一作)

5. Li, H., Luo, J., Zhang, W., Hua, L., Li, K., Wang, J., ... & Chen, S. (2023). High-resolution mapping of SrTm4, a recessive resistance gene to wheat stem rust. Theoretical and Applied Genetics, 136(5), 120.

6. Li, H., Hua, L., Rouse, M. N., Li, T., Pang, S., Bai, S., ... & Chen, S. (2021). Mapping and characterization of a wheat stem rust resistance gene in durum wheat “Kronos”. Frontiers in Plant Science, 12, 751398.

专利：

1. 陈时盛，李洪娜，许斌洋，沈涛，宋瑞，郝小花，王晴，检测小麦连锁抗锈病基因Lr53和Yr35的分子标记、试剂盒、检测方法及其应用，ZL202410138424.8；

2. 陈时盛，李洪娜，华蕾，王逍冬，宋瑞，刘艳娜，小麦叶锈病抗性蛋白及其编码基因和应用，ZL202211247709.2；

3. 王桂平，李浩，李洪雨，陈时盛，户婉怡，李洪娜，吕士凯，张丽君，检测小麦Su1-Ph1 基因的分子标记、部分同源染色体重组小麦的制备方法及应用，202311283926.1；

4. 陈时盛，李洪娜，华蕾，庞书勇，王桂平，姜登基，魏可可，刘艳娜，小麦秆锈病抗性蛋白及其编码基因和应用，ZL202110969875.2；

5. 陈时盛，李洪娜，王桂平，华蕾，沈涛，李洪雨，姜登基，罗静，白升升，检测小麦抗叶锈病基因Lr47的分子标记、检测方法及其应用，ZL202210114498.9；

姓名：沈涛

职务：联合培养博士

邮箱：tao.shen@pku-iaas.edu.cn

教育背景：中国科学院遗传与发育生物学研究所博士在读

工作经历：北京大学现代农业研究院，小麦抗病遗传育种实验室科研助理

研究方向：作物遗传育种

文章：

1. Xu B, Shen T, Chen H, Li H, Rehman SU, Lyu S, Hua L, Wang G, Zhang C, Li K, Li H, Lan C, Chen GY, Hao M, Chen S. Mapping and characterization of rust resistance genes Lr53 and Yr35introgressed from Aegilops species. Theor Appl Genet. 2024 Apr 28;137(5):113. doi: 10.1007/s00122-024-04616-x. PMID: 38678511; PMCID: PMC11056342.

2. Wang, J. , Li, H. , Shen, T. , Lyu, S. , Rehman, S. U. , & Li, H. , et al. (2023). High-resolution genetic mapping and identification of candidate genes for the wheat stem rust resistance gene Sr8155b1. Crop Journal (2095-5421), 11(6). doi: 10.1016/j.cj.2023.09.006.

3. Chen S, Hegarty J, Shen T, Hua L, Li H, Luo J, Li H, Bai S, Zhang C, Dubcovsky J. Stripe rust resistance gene Yr34 (synonym Yr48) is located within a distal translocation of Triticum monococcum chromosome 5AmL into common wheat. Theor Appl Genet. 2021 Jul;134(7):2197-2211. doi: 10.1007/s00122-021-03816-z. Epub 2021 Mar 31. PMID: 33791822; PMCID: PMC8263425.