喜報 | 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院四篇博士學(xué)位論文入選2021年浙江大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文
? ?? 根據(jù)《浙江大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文評選辦法（試行）》（浙大發(fā)研〔2021〕36號）的規(guī)定，學(xué)校組織開展了2021年優(yōu)秀博士學(xué)位論文評選工作。經(jīng)學(xué)位論文作者申請、導(dǎo)師同意、學(xué)院（系）推薦，各學(xué)科學(xué)位評定委員會初評，各學(xué)部學(xué)位評定委員會復(fù)評，校學(xué)位評定委員會全體委員會議審議，共評出2021年浙江大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文104篇，其中農(nóng)學(xué)院4篇。
學(xué)位論文題目 |
作者姓名 |
導(dǎo)師姓名 |
甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源基因組多態(tài)性分析及其數(shù)字化利用研究 |
嚴(yán)濤 |
蔣立希 |
轉(zhuǎn)錄因子?HY5 誘導(dǎo)獨(dú)腳金內(nèi)酯和脂肪酸合成調(diào)控番茄叢枝菌根共生的機(jī)制研究 |
葛詩蓓 |
周艷虹 |
基于苦苣菜黃網(wǎng)病毒載體的無轉(zhuǎn)基因CRISPR/Cas9遞送系統(tǒng)的建立及應(yīng)用 |
馬曉楠 |
李正和 |
小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂調(diào)控寄主行為與避免過寄生的分子機(jī)制 |
陳佳妮 |
黃健華 |
優(yōu)博論文一?
【論文題目】
甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源基因組多態(tài)性分析及其數(shù)字化利用研究
【英文題目】
Genomic polymorphism analysis and digital utilization of germplasm resources in rapeseed (Brassica napus?L.)
【作者】
嚴(yán)濤
【專業(yè)】
作物學(xué)
【導(dǎo)師】
蔣立希
【論文概述】
甘藍(lán)型油菜（Brassica napus L., AnAnCnCn, 2n=4x=38）是世界上最重要的油料作物之一。大約7500年前，甘藍(lán)型油菜由二倍體祖先種白菜（Brassica rapa, ArAr, 2n=2x=20）和甘藍(lán)（Brassica oleracea, CoCo, 2n=2x=18）經(jīng)自然雜交和染色體加倍而形成。與兩個祖先種相比，盡管甘藍(lán)型油菜的演化歷史較短，但是為了適應(yīng)不同的氣候以及緯度條件，甘藍(lán)型油菜逐漸形成了三個主要的生態(tài)型，即冬性、半冬性和春性。目前，有關(guān)甘藍(lán)型油菜三種生態(tài)型分化的遺傳基礎(chǔ)尚不明確。本研究中，我們對源自39個國家的991份甘藍(lán)型油菜種質(zhì)資源，包括658份冬性、145份半冬性和188份春性油菜進(jìn)行了全基因組重測序，構(gòu)建了甘藍(lán)型油菜的全基因組遺傳變異圖譜，并深入分析了991份甘藍(lán)型油菜的群體結(jié)構(gòu)、遺傳多樣性和連鎖不平衡等遺傳特征，初步揭示了甘藍(lán)型油菜生態(tài)型分化的主要遺傳基礎(chǔ)。同時，為了使這些甘藍(lán)型油菜遺傳多態(tài)性信息更好地服務(wù)于優(yōu)異基因資源的發(fā)掘，我們還構(gòu)建了甘藍(lán)型油菜基因資源數(shù)字化利用平臺。這些研究成果將為甘藍(lán)型油菜群體基因組學(xué)、重要農(nóng)藝性狀基因功能鑒定以及分子標(biāo)記輔助育種等研究奠定基礎(chǔ)。
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圖：991 份甘藍(lán)型油菜在?19 條染色體上?100kb 窗口大小內(nèi)的變異密度分布。
【論文主要創(chuàng)新點(diǎn)】
1.構(gòu)建了甘藍(lán)型油菜全基因組遺傳變異圖譜。
2.揭示了甘藍(lán)型油菜生態(tài)型分化的遺傳基礎(chǔ)。
3.? 搭建了甘藍(lán)型油菜基因資源數(shù)字化利用平臺。
【作者風(fēng)采】
2019年參加第十五屆世界油菜大會，與導(dǎo)師蔣立希教授攝于柏林。
優(yōu)博論文二
【論文題目】
轉(zhuǎn)錄因子?HY5 誘導(dǎo)獨(dú)腳金內(nèi)酯和脂肪酸合成調(diào)控番茄叢枝菌根共生的機(jī)制研究
【英文題目】
Mechanisms of transcription factor HY5 induced the synthesis of strigolactones and fatty acids to regulate arbuscular mycorrhiza symbiosis in tomato
【作者】
葛詩蓓
【專業(yè)】
園藝學(xué)
【導(dǎo)師】
周艷虹
【論文概述】
叢枝菌根真菌（AMF）是古老的根內(nèi)共生真菌，它能與72%的維管植物形成叢枝菌根共生關(guān)系。AMF不僅能為宿主植物以磷為主的礦質(zhì)元素和水分，促進(jìn)植物生長發(fā)育、提高植物系統(tǒng)抗性，還能改善土質(zhì)、維持土壤菌群平衡等。本論文研究發(fā)現(xiàn)低磷條件下，高濃度CO2（eCO2）和高比例紅光通過誘導(dǎo)番茄根系獨(dú)腳金內(nèi)酯（SLs）的合成來誘導(dǎo)番茄菌根共生，進(jìn)而提高植株磷含量。通過深入研究，本論文發(fā)現(xiàn)了光信號因子HY5長距離移動能力，解析了紅光通過phyB-HY5-SLs系統(tǒng)信號通路提高番茄菌根共生的分子機(jī)制，以及HY5通過促進(jìn)合成AMF所需的C16脂肪酸來加速菌根的形成的分子機(jī)制。本論文為通過調(diào)控CO2濃度和光質(zhì)比例來提高AMF作用效益提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)，解決了設(shè)施園藝中蔬菜生長周期較短而菌根共生周期較長的矛盾。
圖：光信號因子HY5通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控SLs和C16脂肪酸的合成來促進(jìn)番茄菌根共生和磷吸收的系統(tǒng)調(diào)控通路
【論文主要創(chuàng)新點(diǎn)】
（1）研究發(fā)現(xiàn)提高設(shè)施環(huán)境中CO2濃度和增加紅光比例能促進(jìn)番茄菌根共生，為提高AMF作用效率提供了新的思路。
（2）利用Crispr/Cas9技術(shù)、番茄遺傳轉(zhuǎn)化體系和植株嫁接技術(shù)證實(shí)光信號因子HY5蛋白是可移動蛋白，能夠長距離極性運(yùn)輸，是光信號系統(tǒng)調(diào)控的核心元件。
（3）光信號因子HY5同樣具備轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能，通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控SLs合成基因CCD7、CCD8、MAX1促進(jìn)SLs合成，通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控脂肪酸合成基因FatMc促進(jìn)C16脂肪酸的合成，由此促進(jìn)番茄菌根共生。
（4）明確了低磷下紅光通過phyB-HY5-SLs系統(tǒng)信號通路促進(jìn)番茄菌根共生的分子機(jī)制，有效提高植株磷含量，減少水肥的使用。?
【作者風(fēng)采】
優(yōu)博論文三
【論文題目】
基于苦苣菜黃網(wǎng)病毒載體的無轉(zhuǎn)基因CRISPR/Cas9遞送系統(tǒng)的建立及應(yīng)用
【英文題目】
Development of Sonchus yellow net virus-based delivery of CRISPR/Cas9 for DNA-free plant genome editing
【作者】
馬曉楠
【專業(yè)】
植物保護(hù)
【導(dǎo)師】
李正和
【論文概述】
CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)已成為生命科學(xué)領(lǐng)域的顛覆性工具，植物基因組編輯通常依賴于轉(zhuǎn)基因的方式將CRISPR/Cas9核酸酶導(dǎo)入受體植物細(xì)胞，通過組織培養(yǎng)再生獲得靶基因位點(diǎn)發(fā)生穩(wěn)定遺傳修飾的植株。盡管插入的外源基因可通過自交或者回交手段，從編輯后代植株染色體中分離去除，但該過程仍然費(fèi)時費(fèi)力，尤其是對于一些倍性復(fù)雜、育種周期長或無性繁殖的植物更是如此；此外，轉(zhuǎn)化過程可能造成植物基因組和表觀組發(fā)生非預(yù)期的改變。因此，有必要開發(fā)出無需轉(zhuǎn)化的CRISPR/Cas9遞送方法，建立起DNA-free的植物基因組編輯。病毒載體系統(tǒng)是外源基因體內(nèi)遞送和瞬時表達(dá)的理想工具，但CRISPR/Cas9核酸酶基因較大的分子量，遠(yuǎn)超出了已知的DNA病毒載體及正義RNA病毒載體的包容極限，本課題組前期實(shí)現(xiàn)了植物負(fù)鏈RNA彈狀病毒遺傳操作技術(shù)的突破，并發(fā)現(xiàn)該類載體具有良好的外源片段承載能力，在此基礎(chǔ)上，本論文研究發(fā)現(xiàn)，該彈狀病毒載體可同時遞送sgRNA及Cas9至植物細(xì)胞，并產(chǎn)生高達(dá)90%的靶向編輯；當(dāng)借助植物內(nèi)源tRNA加工機(jī)器時，可實(shí)現(xiàn)多靶標(biāo)同時編輯，且編輯效率與單靶標(biāo)載體相當(dāng)；通過對病毒侵染的葉片組織進(jìn)行組培再生，發(fā)現(xiàn)93%的再生植株中攜帶靶向編輯，且產(chǎn)生的編輯可在后代中穩(wěn)定遺傳。由于RNA病毒復(fù)制過程不涉及DNA階段，病毒基因組無法整合到寄主植株染色體，因而編輯植株不含有外源DNA片段，實(shí)現(xiàn)了DNA-free的植物基因組編輯。
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圖：利用彈狀病毒載體遞送CRISPR/Cas9核酸酶實(shí)現(xiàn)DNA-free植物基因組編輯
【論文主要創(chuàng)新點(diǎn)】
該研究提供了一種不依賴于遺傳轉(zhuǎn)化、無需分離特定的受體細(xì)胞或組織、通過簡單易行的病毒侵染過程，在植株個體水平遞送CRISPR/Cas9核酸酶進(jìn)行高效基因組編輯的新方法，為作物DNA-free基因組編輯提供了新的思路。在病毒學(xué)領(lǐng)域，研究結(jié)果揭示了彈狀病毒獨(dú)特的生物學(xué)特性，發(fā)展了病毒載體新的應(yīng)用方向。
【作者風(fēng)采】
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優(yōu)博論文四
【論文題目】
小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂調(diào)控寄主行為與避免過寄生的分子機(jī)制
【英文題目】
The study on molecular mechanisms of Leptopilina?wasps manipulating host behavior to avoid superparasitism
【作者】
陳佳妮
【專業(yè)】
植物保護(hù)
【導(dǎo)師】
黃健華
【論文概述】
小環(huán)腹癭蜂屬Leptopilina寄生蜂是漿果類水果害蟲的重要天敵昆蟲，具有明顯的避免
過寄生特征。本論文以這類寄生蜂為對象，研究寄生蜂避免過寄生的分子機(jī)制。結(jié)果如下：（1）小環(huán)腹癭蜂的寄生可引起寄主產(chǎn)生逃逸行為。而這種行為有助于寄生蜂區(qū)分已寄生和未寄生的寄主，是一種避免種內(nèi)競爭的策略；（2）在寄生蜂的毒液中鑒定出一類含RhoGAP結(jié)構(gòu)域的蛋白，證實(shí)它們負(fù)責(zé)寄生后寄主害蟲的逃逸行為，并將這類毒液基因命名為EsGAP；（3）發(fā)現(xiàn)EsGAP基因編碼的毒液蛋白能直接引起寄主害蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的活性氧水平升高，激發(fā)寄主出現(xiàn)逃逸以避免重復(fù)產(chǎn)卵，從而提高寄生效率；（4）通過追溯EsGAP基因的起源和演化歷程，發(fā)現(xiàn)RhoGAP結(jié)構(gòu)域在真核生物基因中廣泛存在，并在小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂中存在大量的復(fù)制事件，其中有一分支被毒腺器官招募并最終特化成毒液基因，獲得調(diào)控寄主行為的新功能。
圖：小環(huán)腹癭蜂調(diào)控寄主行為的作用模型
?【論文主要創(chuàng)新點(diǎn)】
寄生蜂是自然界中農(nóng)業(yè)害蟲種群數(shù)量有效控制的純天然作用因子。營單寄生習(xí)性的寄生蜂每次寄生時只產(chǎn)一粒卵，且同一寄主上僅有一頭寄生蜂子代成功發(fā)育并羽化。寄主體內(nèi)的過寄生（子代數(shù)量過多）會引起嚴(yán)重的相互競爭現(xiàn)象，最終導(dǎo)致寄生蜂后代的大量死亡。因此，過寄生現(xiàn)象對于寄生蜂而言，是一種后代資源的浪費(fèi)；對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，會導(dǎo)致害蟲控制效率的下降，引起農(nóng)產(chǎn)品的減收。在寄生體系中，過寄生和避免過寄生的策略是最受關(guān)注的科學(xué)問題，但分子機(jī)制尚不明確。本論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：（1）鑒定了小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂的毒液蛋白組分，并發(fā)現(xiàn)一類毒腺特異表達(dá)的新基因EsGAP參與調(diào)控寄主行為；（2）分析了EsGAP基因的進(jìn)化歷程，其“復(fù)制與招募”的策略為寄生蜂毒液的起源提供了全新的證據(jù)；（3）闡明了一種由寄生蜂通過調(diào)控寄主行為避免過寄生的分子機(jī)制，并提出這種寄生策略有助于推動寄生蜂種群分化的新理論。
【作者風(fēng)采】
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