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出生于安徽阜阳颍东的科学院院士、著名作物基因组与遗传学家韩斌

2024-02-06科学

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韩斌,1963年4月出生于安徽阜阳颍东区,1981年考入安徽师范大学生物系,1985年毕业并获得学士学位;同年考取广西农学院分子遗传学研究室硕士研究生;1988年毕业并获得分子遗传学硕士学位。

1989年,韩斌赴英国英国约翰·英纳斯中心攻读博士学位,从事植物病原菌分子遗传学研究;1992年毕业并获得博士学位后,在英国剑桥大学植物科学系,从事博士后研究工作。

1998年正值中国水稻基因组测序计划起步阶段,韩斌回国并担任中国科学院国家基因研究中心研究员、课题组长。

2001年,韩斌担任中国科学院国家基因研究中心主任;2008年担任中国科学院北京基因组研究所副所长;2013年增选为中国科学院院士。

2024年1月10日,韩斌担任分子植物科学卓越创新中心主任,聘期至2026年12月31日。

韩斌院士是我国著名的作物基因组与遗传学家,长期从事水稻基因组学、群体遗传学、水稻全基因组关联分析及栽培稻的起源和驯化等研究工作。

尤其值得一提的是,韩斌院士率领的研究团队,完成了水稻第四号染色体精确测序及着丝粒序列结构分析,并开创了基于全基因组测序分析的水稻复杂性状全基因组关联分析。

此外,韩斌院士团队还系统鉴定了水稻全基因组驯化选择位点,证明了亚洲栽培稻粳稻为单起源于中国珠江流域并经过第二次驯化产生籼稻,解开了水稻驯化和起源之谜。

下面就简单地介绍一下韩斌院士团队在上述领域所取得的研究成果。

完成水稻第四号染色体精确测序及着丝粒序列结构分析

首先解释一下 水稻的染色体组

所谓的水稻的染色体组是指其基因的载体,每个染色体都包含有一段特定长度的DNA序列;水稻共有12条染色体,其中 第四号染色体 是其染色体组中的一条。

水稻第四号染色体 在遗传学和分子生物学研究中具有重要的意义,因为它含有许多与水稻生长、发育、代谢等重要生理过程相关的基因。

通过研究水稻第四号染色体的结构和功能,可以帮助科学家更好地理解水稻的遗传规律和育种机制,为培育高产、优质、抗逆的水稻新品种提供重要的理论基础和技术支持。

韩斌院士率领的研究团队,采用 克隆连克隆法的基因组测序方法 ,完成了对水稻第四号染色体的精确测序和分析。

所谓的 克隆连克隆法的基因组测序方法 是指一种基于物理图谱 的基因组测序方法。

该方法首先将染色体DNA切割成一定长度的片段,然后将这些片段克隆到载体中,对克隆进行测序,最后通过比对和拼接测序结果来构建完整的基因组序列。

相比其他基因组测序方法, 克隆连克隆法的基因组测序方法 具有更高的精确度和分辨率,能够更好地解决基因组中的复杂结构变异和重复序列等问题。

韩斌院士团队在对水稻第四号染色体精确测序及着丝粒序列结构分析过程中,完成序列跨度为34.6Mb,占染色体的97.3%;

此外,韩斌院士团队还发现了水稻着丝粒最长的已知序列,完整序列重叠群为1.16Mb,与水稻第四号染色体的着丝粒区域相对应。

最后,韩斌院士团队还预测了4658个蛋白编码基因和70个tRNA基因,共有1681个预测的基因与可用的独特的稻表达序列标签匹配。

韩斌院士团队开创的基于全基因组测序分析的水稻复杂性状全基因组关联分析

这里需要简单地解释一下什么是全基因组测序分析?

所谓的 全基因组测序分析 ,是一种对生物体的整个基因组进行测序和解读的技术。

通过对生物体的全部基因进行测序和分析,可以获得该生物体的完整基因组信息,包括基因变异、染色体结构和基因表达等方面的信息。

全基因组测序分析 可以用于农作物育种和动物养殖等领域,通过基因组选择和基因组编辑等技术,提高农作物的产量和品质,提高动物的生长速度和健康水平。

此外, 全基因组测序分析 在遗传学、医学和生物信息学等领域,也有着广泛的应用,它可以帮助科学家深入了解生物体的遗传特性和疾病发生机制,并发现新的治疗方法和药物。

总之,全基因组测序分析是一种非常重要的生物技术,为科学研究、医学、农业等领域的发展提供了重要的支持。

韩斌院士团队 通过对水稻全基因组的序列数据进行深度挖掘,找到了与水稻复杂性状相关的基因和位点,为水稻遗传改良提供重要的理论支持。

韩斌院士团队系统鉴定了水稻全基因组驯化选择位点

这里需要简单地解释一下什么是 水稻全基因组驯化选择位点?

所谓的 水稻全基因组驯化选择位点 是指在水稻驯化过程中,由于人类的定向选择而发生基因突变或重组的位点。

这些位点在驯化过程中起着重要的作用,可以影响水稻的形态、生理特征和适应性等。

通过对水稻全基因组驯化选择位点的鉴定和分析,可以深入了解水稻驯化的过程和机制,为水稻遗传改良提供重要的理论基础和技术手段。

韩斌院士团队在系统鉴定水稻全基因组驯化选择位点过程中,主要涉及一些关键的基因和位点,这些关键基因和位点在驯化过程中,一旦发生了突变或重组,就会导致水稻的生长、发育、产量等发生显著的变化。

这些变化使得水稻更加适应了人类的种植和生产需求,同时也为水稻遗传改良提供了丰富的资源和机会。

韩斌院士团队通过全基因组测序分析,发现了多个控制水稻重要农艺性状的功能基因,其中一些关键的驯化基因如下:

一是控制株型的PROG1基因: 控制株型的PROG1基因是一种关键的转录因子,它在水稻株型发育中起着重要的作用。

韩斌院士团队研究发现,PROG1蛋白能结合到LA1基因的启动子上,抑制LA1的表达,同时LA1蛋白也能结合到PROG1基因的启动子上,抑制PROG1基因的表达。

这种相互拮抗作用共同调节了包括分蘖角和分蘖数在内的水稻株型发育。

该基因在野生稻中原本是匍匐生长,但在驯化过程中发生了突变,使得水稻能够直立生长,提高了作物的适应性和产量。

二是控制落粒性的sp基因: Sp基因是一个影响水稻落粒性的主效基因,它能解释籼野杂交F2群体69%的表型变异。

Sp基因是第一个从野生稻中克隆的落粒调控基因,与水稻驯化相关,编码一个转录因子蛋白。

该基因在野生稻中表达强烈,使得种子容易脱落,但在驯化过程中发生了突变,使得种子不易脱落,有利于收获和提高产量。

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关键基因,它们通过调节细胞分裂和细胞体积大小来影响粒形,从而影响水稻的产量和品质。

GW5基因位于水稻第5染色体上,而GW8基因则与GW5基因协同作用,共同调控水稻粒形。

综上所述,以上这些基因在驯化过程中发生了突变,影响了粒形的大小和形状,对于提高产量和稻米品质具有重要意义。

韩斌院士团队解开水稻驯化和起源之谜

韩斌院士团队通过全基因组比较分析,发现水稻中的两大分支-粳稻和籼稻,并非同时驯化出现的。

通过基因分析,韩斌院士团队大致推断出栽培水稻的扩散路径:人类祖先首先在广西的珠江流域,利用当地的野生稻种,经过漫长的人工选择,驯化出了粳稻,随后往北逐渐扩散;其中往南扩散中的一支进入了东南亚,在当地与野生稻种杂交,经历了第二次驯化,产生了籼稻,从而解开了水稻驯化和起源之谜。

此外,韩斌院士团队还构建了栽培稻单倍体型图谱,具体做法是,他们从全球不同生态区域中,选取了400多份普通野生水稻进行基因组重测序和序列变异鉴定,与先前的栽培稻基因组数据一起,构建出一张水稻全基因组遗传变异的精细图谱。

通过这张图谱,研究者发现水稻驯化从中国南方地区的普通野生稻开始,经过漫长的人工选择形成了粳稻。

综上所述,韩斌院士团队的研究成果为研究人员更深入地了解水稻的遗传信息和变异规律提供了重要的科学依据,为水稻遗传学领域的发展做出了贡献。

总结:出生于安徽省阜阳市颍东区的科学院院士韩斌,是我国著名的作物基因组与遗传学家。

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