华中农业大学蔬菜学国家重点(培育)学科简介

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华中农业大学蔬菜学国家重点(培育)学科简介

华中农业大学蔬菜学国家重点(培育)学科简介
  一、本学科点的历史沿革与现状概述
  华中农业大学蔬菜学科是以湖北省立农学院园艺系和武汉大学农学院园艺系为基础组建而成,至今已有近70年的历史,老一辈著名蔬菜学家杨惠安教授、张文邦教授等为我校的蔬菜栽培和育种奠定了良好基础。蔬菜学科早在1956年就已开始招收硕士研究生,1986年获得硕士学位授予权。2000年我校园艺学科获得园艺学一级学科博士学位授予权。1998年蔬菜学科被湖北省政府批准立项建设省级重点学科,2003年通过验收后又被遴选为省重点学科进行建设。依托本学科建有国家蔬菜改良中心华中分中心(2003年)、湖北省马铃薯工程技术中心(2003年),本学科还与果树学、园林植物与观赏园艺共建园艺植物生物学教育部重点实验室(2003年),与生命科学技术学院、植物科学技术学院共建作物遗传改良国家重点实验室(1992年)。2001年以来,在各级主管部门的大力支持下,在学科带头人谢从华教授、叶志彪教授的带领下,经过全体成员的共同努力,蔬菜学科实现了跨越式发展,取得了“转基因耐贮藏番茄”、“马铃薯试管种薯产业化”等具有重要影响的科研成果,学科实力得到显著提升。
  二、本学科点的主要研究方向介绍
  经过几代蔬菜专家的努力,本学科在全国形成了自己的特色,主要研究方向有以下四个:
  (一)蔬菜功能基因组
  针对蔬菜作物重要性状的功能基因组研究是揭示性状调控机制、发掘功能基因和进行性状高效改良的重要领域,也是目前蔬菜分子生物学研究的热点。该方向选择马铃薯晚疫病水平抗性、块茎抗低温糖化、番茄抗虫、抗逆等主要性状,利用抑制差减杂交(SSH)、cDNA-AFLP、基因芯片等技术途径,通过基因表达谱构建、代谢调控途径分析和功能验证,研究性状调控的分子机理,筛选调控目标性状相关的功能基因,为性状改良提供理论基础和基因资源。2001年以来,构建了马铃薯二倍体种BAC文库、晚疫病抗性和抗低温糖化差异表达基因SSH及cDNA文库、番茄EST芯片等,为基因鉴定和筛选奠定了坚实基础。通过转录水平的基因差异表达分析,首次系统鉴定出马铃薯与晚疫病水平抗性相关基因442个,建立了抗病代谢网络,提出了马铃薯抗晚疫病防卫反应模型,在此基础上确定并克隆了候选关键调控基因16个;初步鉴定与块茎低温糖化相关的基因60个;鉴定番茄抗病虫、耐盐抗旱基因254个,克隆NAC、bZIP等各类基因34个,为功能基因挖掘和利用提供了坚实基础。
  (二)蔬菜育种技术体系与品种创新
  现代生物技术与常规育种技术相结合创制了一批重要的育种材料,选育出一批符合市场需要的新品种,建立了蔬菜主要性状鉴定和选择新体系。利用基因工程技术将外源基因导入蔬菜作物基因组,实现了品种的定向改良,并取得重大突破。利用反义基因技术调控番茄果实成熟,可贮藏40-50天,创建的转基因耐贮番茄新种质达到了国际先进水平,选育出番茄耐贮藏杂交品种华番1号,成为我国首例可进行商品化生产的农业基因工程品种,并获湖北省科技进步一等奖。同时,建立了标记基因剔除系统,获得国家发明专利,利用该技术获得了剔除标记基因的Bt番茄株系。此外,利用转基因技术,还获得辣椒抗根结线虫基因转化的番茄株系和莴苣株系,Bt抗虫青花菜和甘蓝,高Vc番茄品系,抗低温糖化马铃薯株系等,已先后获得中间试验和环境释放安全评价审批。利用分子标记技术辅助选择,提高了选择效率。已筛选出与马铃薯青枯病双侧翼SCAR标记,与晚疫病抗性主效QTL系列标记,开发了黄瓜和甜瓜EST-SSR标记。建立了芸苔属蔬菜自交不亲和基因分子鉴定识别技术,提高了亲本选择选配效率。采取种间杂交和组织培养相结合的技术途径,获得芥菜型CMS的红菜薹CMS和小白菜CMS,为杂种优势利用奠定了基础。采用常规方法选育了一批蔬菜优质高效新品种,如华黄瓜2、3、4号;华瓠瓜2、3号;鄂马铃薯3、4号,华番2、3号等,选育的蔬菜新品种获湖北省科技进步二等奖1项和三等奖2项。
  (三)蔬菜种质资源与繁殖体系创新
  蔬菜种质资源创新是新品种选育的基础,繁殖体系构建是无性繁殖作物所面临的关键技术问题。该研究方向以细胞工程技术为基础,围绕资源创新和繁殖体系构建的关键科学和技术问题,进行了系统研究。栽培马铃薯为同源四倍体,种间杂交障碍使许多野生资源的有利基因难以利用,为拓宽常规栽培种的遗传背景,进行了马铃薯体细胞融合技术研究,完善了马铃薯叶肉细胞化学融合、电融合等不同融合方式的技术规程,创造了适应范围广、可控性强的“五步法”原生质体和杂种细胞再生体系,首次将二倍体野生种S. chacoense的细菌性青枯病抗性转移到了四倍体栽培种,创造了50多份抗青枯病育种新种质,并已用于抗病育种。通过在分子、细胞和生理基础上系统研究马铃薯块茎发育的机制,提出了块茎形成条件(如光照长度和蔗糖浓度)诱导patatin class I基因表达,催化茉莉酸类块茎形成诱导物质的生物合成,建立起内源生长物质平衡状态,进而诱导块茎形成的理论,在此基础上建立了马铃薯试管块茎生产技术体系,创造了高效的脱毒种薯生产途径,使马铃薯脱毒种薯的繁殖周期由6-8年缩短为1-2年。马铃薯试管块茎高效生产技术已获得国家发明专利,并推广应用200多万亩。通过魔芋离体发生的细胞学和生理学机制研究,创造了试管球茎发生调控和离体高倍繁殖技术,首次建立了以试管球茎为基础的魔芋繁殖技术体系,开始在生产上示范。
  (四)蔬菜生理生态与环境调控
  本方向主要研究与蔬菜安全生产有关的蔬菜逆境生理和品质生理,蔬菜高效栽培技术体系与种植模式,设施蔬菜的生长发育规律和生长模型,设施蔬菜高效安全生产技术体系,设施蔬菜生长的环境调控技术等内容,取得了显著进展。在瓜类作物的工厂化嫁接育苗技术体系上有创新,重点开发了适合瓜类作物工厂化穴盘育苗的高效断根嫁接技术体系,该体系已在生产上大面积推广应用,并已成为湖北省地方标准。在嫁接提高黄瓜耐盐性的研究上有重要突破,筛选出能显著提高黄瓜耐盐性的砧木,阐明了砧/穗关系对黄瓜耐盐性的影响及其生理作用机制,拓宽了蔬菜嫁接的应用范围,为克服设施栽培下土壤次生盐渍化的突出问题找到了新的解决途径。建立了基于生理生态的设施生菜生长模型,开发出设施生菜生长的计算机模拟系统,提出了适合生菜和甜瓜生长及品质形成的营养供应模式和水分灌溉模式,对于指导设施蔬菜的高效栽培具有重要意义。重点开发了适合三峡库区和鄂西南地区蔬菜生长的新技术和种植新模式,并大面积推广示范,取得了显著成效。近期承担了南水北调中线工程蔬菜基地的建设与技术服务工作。获得湖北省科技成果推广奖三等奖2项,全国农牧渔业丰收奖三等奖1项。与国内同类一流学科相比,本学科在茄科功能基因组、分子育种和利用细胞工程进行种质和繁殖体系创新上居于国内领先地位,在蔬菜栽培生理与环境调控研究方向的部分研究领域亦有突破和特色。CopyRight@2008-2012 园艺林学学院版权所有 技术支持:idea工作室
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