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出生於安徽阜陽潁東的科學院院士、著名作物基因組與遺傳學家韓斌

2024-02-06科學

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韓斌,1963年4月出生於安徽阜陽潁東區,1981年考入安徽師範大學生物系,1985年畢業並獲得學士學位;同年考取廣西農學院分子遺傳學研究室碩士研究生;1988年畢業並獲得分子遺傳學碩士學位。

1989年,韓斌赴英國英國約翰·英納斯中心攻讀博士學位,從事植物病原菌分子遺傳學研究;1992年畢業並獲得博士學位後,在英國劍橋大學植物科學系,從事博士後研究工作。

1998年正值中國水稻基因組測序計劃起步階段,韓斌回國並擔任中國科學院國家基因研究中心研究員、課題組長。

2001年,韓斌擔任中國科學院國家基因研究中心主任;2008年擔任中國科學院北京基因組研究所副所長;2013年增選為中國科學院院士。

2024年1月10日,韓斌擔任分子植物科學卓越創新中心主任,聘期至2026年12月31日。

韓斌院士是中國著名的作物基因組與遺傳學家,長期從事水稻基因組學、群體遺傳學、水稻全基因組關聯分析及栽培稻的起源和馴化等研究工作。

尤其值得一提的是,韓斌院士率領的研究團隊,完成了水稻第四號染色體精確測序及著絲粒序列結構分析,並開創了基於全基因組測序分析的水稻復雜性狀全基因組關聯分析。

此外,韓斌院士團隊還系統鑒定了水稻全基因組馴化選擇位點,證明了亞洲栽培稻粳稻為單起源於中國珠江流域並經過第二次馴化產生秈稻,解開了水稻馴化和起源之謎。

下面就簡單地介紹一下韓斌院士團隊在上述領域所取得的研究成果。

完成水稻第四號染色體精確測序及著絲粒序列結構分析

首先解釋一下 水稻的染色體組

所謂的水稻的染色體組是指其基因的載體,每個染色體都包含有一段特定長度的DNA序列;水稻共有12條染色體,其中 第四號染色體 是其染色體組中的一條。

水稻第四號染色體 在遺傳學和分子生物學研究中具有重要的意義,因為它含有許多與水稻生長、發育、代謝等重要生理過程相關的基因。

透過研究水稻第四號染色體的結構和功能,可以幫助科學家更好地理解水稻的遺傳規律和育種機制,為培育高產、優質、抗逆的水稻新品種提供重要的理論基礎和技術支持。

韓斌院士率領的研究團隊,采用 複制連複制法的基因組測序方法 ,完成了對水稻第四號染色體的精確測序和分析。

所謂的 複制連複制法的基因組測序方法 是指一種基於物理圖譜 的基因組測序方法。

該方法首先將染色體DNA切割成一定長度的片段,然後將這些片段複制到載體中,對複制進行測序,最後透過比對和拼接測序結果來構建完整的基因組序列。

相比其他基因組測序方法, 複制連複制法的基因組測序方法 具有更高的精確度和分辨率,能夠更好地解決基因組中的復雜結構變異和重復序列等問題。

韓斌院士團隊在對水稻第四號染色體精確測序及著絲粒序列結構分析過程中,完成序列跨度為34.6Mb,占染色體的97.3%;

此外,韓斌院士團隊還發現了水稻著絲粒最長的已知序列,完整序列重疊群為1.16Mb,與水稻第四號染色體的著絲粒區域相對應。

最後,韓斌院士團隊還預測了4658個蛋白編碼基因和70個tRNA基因,共有1681個預測的基因與可用的獨特的稻表達序列標簽匹配。

韓斌院士團隊開創的基於全基因組測序分析的水稻復雜性狀全基因組關聯分析

這裏需要簡單地解釋一下什麽是全基因組測序分析?

所謂的 全基因組測序分析 ,是一種對生物體的整個基因組進行測序和解讀的技術。

透過對生物體的全部基因進行測序和分析,可以獲得該生物體的完整基因組資訊,包括基因變異、染色體結構和基因表現等方面的資訊。

全基因組測序分析 可以用於農作物育種和動物養殖等領域,透過基因組選擇和基因組編輯等技術,提高農作物的產量和品質,提高動物的生長速度和健康水平。

此外, 全基因組測序分析 在遺傳學、醫學和生物資訊學等領域,也有著廣泛的套用,它可以幫助科學家深入了解生物體的遺傳特性和疾病發生機制,並行現新的治療方法和藥物。

總之,全基因組測序分析是一種非常重要的生物技術,為科學研究、醫學、農業等領域的發展提供了重要的支持。

韓斌院士團隊 透過對水稻全基因組的序列數據進行深度挖掘,找到了與水稻復雜性狀相關的基因和位點,為水稻遺傳改良提供重要的理論支持。

韓斌院士團隊系統鑒定了水稻全基因組馴化選擇位點

這裏需要簡單地解釋一下什麽是 水稻全基因組馴化選擇位點?

所謂的 水稻全基因組馴化選擇位點 是指在水稻馴化過程中,由於人類的定向選擇而發生基因突變或重組的位點。

這些位點在馴化過程中起著重要的作用,可以影響水稻的形態、生理特征和適應力等。

透過對水稻全基因組馴化選擇位點的鑒定和分析,可以深入了解水稻馴化的過程和機制,為水稻遺傳改良提供重要的理論基礎和技術手段。

韓斌院士團隊在系統鑒定水稻全基因組馴化選擇位點過程中,主要涉及一些關鍵的基因和位點,這些關鍵基因和位點在馴化過程中,一旦發生了突變或重組,就會導致水稻的生長、發育、產量等發生顯著的變化。

這些變化使得水稻更加適應了人類的種植和生產需求,同時也為水稻遺傳改良提供了豐富的資源和機會。

韓斌院士團隊透過全基因組測序分析,發現了多個控制水稻重要農藝性狀的功能基因,其中一些關鍵的馴化基因如下:

一是控制株型的PROG1基因: 控制株型的PROG1基因是一種關鍵的轉錄因子,它在水稻株型發育中起著重要的作用。

韓斌院士團隊研究發現,PROG1蛋白能結合到LA1基因的啟動子上,抑制LA1的表達,同時LA1蛋白也能結合到PROG1基因的啟動子上,抑制PROG1基因的表達。

這種相互拮抗作用共同調節了包括分蘗角和分蘗數在內的水稻株型發育。

該基因在野生稻中原本是匍匐生長,但在馴化過程中發生了突變,使得水稻能夠直立生長,提高了作物的適應力和產量。

二是控制落粒性的sp基因: Sp基因是一個影響水稻落粒性的主效基因,它能解釋秈野雜交F2群體69%的表型變異。

Sp基因是第一個從野生稻中複制的落粒調控基因,與水稻馴化相關,編碼一個轉錄因子蛋白。

該基因在野生稻中表達強烈,使得種子容易脫落,但在馴化過程中發生了突變,使得種子不易脫落,有利於收獲和提高產量。

三是控制粒形的GW5和GW8基因: GW5和GW8基因是控制水稻粒形的關鍵基因,它們透過調節細胞分裂和細胞體積大小來影響粒形,從而影響水稻的產量和品質。

GW5基因位於水稻第5染色體上,而GW8基因則與GW5基因協同作用,共同調控水稻粒形。

綜上所述,以上這些基因在馴化過程中發生了突變,影響了粒形的大小和形狀,對於提高產量和稻米品質具有重要意義。

韓斌院士團隊解開水稻馴化和起源之謎

韓斌院士團隊透過全基因組比較分析,發現水稻中的兩大分支-粳稻和秈稻,並非同時馴化出現的。

透過基因分析,韓斌院士團隊大致推斷出栽培水稻的擴散路徑:人類祖先首先在廣西的珠江流域,利用當地的野生稻種,經過漫長的人工選擇,馴化出了粳稻,隨後往北逐漸擴散;其中往南擴散中的一支進入了東南亞,在當地與野生稻種雜交,經歷了第二次馴化,產生了秈稻,從而解開了水稻馴化和起源之謎。

此外,韓斌院士團隊還構建了栽培稻單倍體型圖譜,具體做法是,他們從全球不同生態區域中,選取了400多份普通野生水稻進行基因組重測序和序列變異鑒定,與先前的栽培稻基因組數據一起,構建出一張水稻全基因組遺傳變異的精細圖譜。

透過這張圖譜,研究者發現水稻馴化從中國南方地區的普通野生稻開始,經過漫長的人工選擇形成了粳稻。

綜上所述,韓斌院士團隊的研究成果為研究人員更深入地了解水稻的遺傳資訊和變異規律提供了重要的科學依據,為水稻遺傳學領域的發展做出了貢獻。

總結:出生於安徽省阜陽市潁東區的科學院院士韓斌,是中國著名的作物基因組與遺傳學家。

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