科研报国,永远在路上
发表时间 2018-10-10 09:32 来源 本站原创

  ——记浙江大学农业与生物技术学院甘银波教授团队的研究成果

  近期,浙江大学农业与生物技术学院甘银波教授团队可谓捷报频传:新加坡国立大学教授俞皓和甘银波教授合作的研究成果在Nature子刊Nature Plants上发表、甘银波教授在植物种子萌发研究方面的研究成果在PNAS上发表、甘银波教授课题组揭示乙烯和生长素信号互作来参与铬对根发育调控的分子机理在Plant Cell & Environment上发布、甘银波教授实验室本科生张汕以第一作者在Journal of Experimental Botany上发表 、甘银波教授指导的本科生在国外攻博期间的研究成果以第一作者在Cell上发表……

  毅然选择回国报效的杰出科学家

  “虽然我在国外发表了一些高水平的研究论文,工作稳定,工作也很出色,但总没有主人翁的感觉和成就感。国家公派我到国外学习、培养我这么多年,学成后也该回国,尽自己最大的努力做一些力所能及的工作,以回报祖国,推动我国农业科研事业的发展。我想这也是广大海外学子共同的心声。”这是甘银波教授放弃国外优渥的条件,毅然选择回国报效的肺腑之言。他本来有很多机会可以留在国外发展,无论是待遇还是研究条件,都非常优越,但他最终还是选择回国工作。

  甘银波,男,理学博士,浙江大学农业与生物技术学院作物所教授,浙江大学蛋白质研究同盟中心实验室PI,博士生导师。1993年和1999年先后在泰国Chiang Mai大学和荷兰University of Groningen获农学硕士和生物学博士学位。1999年10月至2000年10月,在新加坡国立大学附属农业分子生物学院从事博士后研究工作。2000年11月至2003年10月,在英国Lancaster大学生物系担任博士后。 2003年11月至2008年9月,在英国York大学高级博士后研究员。作为CNAP主要科研人员之一,于2006年2月获“英国女王年度科学教育奖”(The Queen’s Anniversary Prize For Higher and Further Education:英国国家科学技术最高奖项)。2008年9月作为浙江大学农业与生物技术学院高层次人才引进回国任教至今。2008年10月被浙江省人事厅认定为浙江省海外高层次留学回国人才。2012年12月入选由科技日报和大众科技报主办的“科技之光时代英才人物”。2012年10月25日,关于植物激素调控表皮毛细胞等方面的科技成果在科技日报上刊登和报道。甘银波教授曾先后主持国家转基因重大专项,中英科学桥计划项目,科技部国际合作项目,国家自然科学基金海外及港澳学者合作研究基金,国家自然科学基金面上项目,973和科技部重点研发计划子课题等科研项目。甘银波教授在国际权威杂志上发表SCI论文近50篇,其中第一作者或通讯作者30篇, 5年SCI平均影响因子在10.0以上SCI论文6篇,5年SCI平均影响因子在5.0上SCI论文17篇,影响因子总和达250以上,他引共计500次以上。在国际学术会议上发表会议论文15篇,并被邀请作口头报告4次,出版著作2部。担任3种国际刊物和1种国内刊物编委。

  多年来,甘银波教授的主要科研成果主要体现在以下5方面:

  一、植物激素控制表皮细胞形成的分子作用机理

  克隆和鉴定通过植物激素控制拟南芥表皮细胞形成的6个C2H2转录因子GIS、 GIS2、GIS3、 ZFP8、ZFP5和ZFP6。其中GIS 基因主要是通过赤霉素调节和控制茎上分枝表皮毛的形成;而GIS2 和GIS3则是由细胞分裂素和赤霉素共同调节控制植物花上表皮毛的形成;ZFP6和ZFP8基因主要是通过赤霉素控制植物茎上叶片表皮毛的形成; ZFP5基因通过直接作用于ZFP8 或CPC分别控制表皮毛和根毛的形成和发育。这些研究成果先后第一或通讯作者身份分别发表在植物学杂志《The Plant Cell》(2006,第一)、生物学刊物《Development》(2007,第一),植物学刊物《The Plant Journal》(2012,通讯作者);《Plant Physiology》(2007,第一;2011,通讯作者);《New Phytologist》(2013,2015,通讯作者);《Journal of Experimental Botany》(2016,通讯作者);及《Plant & cell Physiology》(2012,通讯作者)上。我们的这些结果揭示了植物激素通过GIS家族基因(GIS,GIS2, ZFP8)及亚家族基因(ZFP5,ZFP6和GIS3)控制表皮毛和根毛细胞形成的分子作用机制,率先在世界上建立了赤霉素和细胞分裂素通过GIS家族基因调控植物表皮毛以及乙烯和细胞分裂素通过ZFP5调控根毛细胞形成的分子模型,奠定了其在植物激素控制表皮毛和根毛细胞形成和发育的研究领域的世界领先地位。2012年10月25日,申请者在植物激素调控表皮细胞等方面的科技成果在科技日报上刊登和介绍。在此研究方向以第一或通讯作者发表影响因子高于10.0论文一篇,影响因子高于5.0的论文9篇,在此研究方向发表的论文,处于世界前列。

  二、SPT基因调控种子萌发和幼苗生长发育的分子机理研究

  近年来,解决科学界的有一个谜团:赤霉素和脱落酸是如何促进和抑制种子萌发的?它们的分子作用机理是什么?申请者在英国York大学担任博士后研究员工作期间和回国后和York大学合作,主要从事bHLH转录因子SPT(SPATULA)基因调控种子萌发和幼苗生长发育机理的研究。我们的研究结果发现转录因子SPT主要通过整合赤霉素和脱落酸信号,直接调控RGA,MFT和ABI5基因的表达来调控种子萌发。这个研究结果解决赤霉素和脱落酸是如何促进和抑制种子萌发的谜团,揭示植物通过赤霉素和脱落酸信号调控种子萌发的分子机理。 这项研究成果于2013年6月10日在线发表在PNAS (影响因子10.6)上。本人为该论文的并列第一作者。此外,我们的研究结果还发现SPT基因主要通过赤霉素信号和DELLA蛋白互作,来调控拟南芥下胚轴伸长和子叶增大,研究结果还揭示了DELLA蛋白和SPT的交叉调控可抑制植物的过度生长,SPT和DALLA间相互作用依赖于自然环境中的光信号质量。这些研究成果于2011年4月发表在植物细胞《The Plant Cell》(影响因子10.5)上。我们对SPT转录因子研究的结果还表明SPT基因是通过低温控制种子萌发的关键基因。分子和遗传学实验结果还表明SPT基因通过温度调控植物生长与控制植物生长的的GA信号和光敏色素B无关。这项研究成果于2010年8月发表在Cell子刊物Current Biology (影响因子10.1)上。这些研究成果,奠定了申请者在植物激素控制种子萌发和幼苗生长研究领域的世界先进地位。同时,这些研究成果,对于我们了解植物萌发、幼苗生长与环境特别是植物激素、温度与光照的互作,具有重要的理论意义和实际应用价值。

  三、转基因抗草甘膦除草剂转基因棉花新品种培育

  这是申请者回国后主持项目经费为435万元的农业部重大转基因项目“转基因抗草甘膦除草剂转基因棉花新品种培育”。本项目利用具有我国自主知识产权的抗草甘膦除草剂基因(G6)、新型抗虫基因(Vip3)和传统抗虫基因(Cry1Ab)融合基因(Cry1AbVip3H),采用生物技术途径导入优良棉花品种中创造了新型的抗虫、抗草甘膦除草剂棉花种质系。育成了具有我国自主知识产权的一批转基因抗虫抗草甘膦除草剂的复合抗性棉花棉新品系。该类种质的育成使我国成为继美国孟山都后第2个具有自主知识产权的转基因抗草甘膦棉花类型。此项目主要成果一是获得了具有知识产权的抗虫基因和抗除草剂基因,为我国研发具有知识产权的转基因棉花提供了宝贵的基因资源;二是获得了一系列的抗除草剂和抗虫及抗除草剂双抗转基因棉花育种材料。

  四、拟南芥ANR1基因在水稻中同源基因调控水稻侧根形成的分子机理研究

  申请者2009和2011相继主持了中英科学桥计划子项目“提高作物收益的根际工程”和科技部的国际合作项目“ANRI基因在水稻上的功能验证及其水稻中同源基因的克隆和功能分析”。项目研究结果显示ANR1在水稻中5个同源基因,除OsMADs23基因的表达量不受不同N源变化的影响外,其他4个目标基因对都受NO3-诱导,同时对不同的N源诱导和有独特的响应机制。更为重要的是,我们的研究结果还证明OsMADs25﹑OsMADs27和OsMADs57基因都能显著促进水稻和拟南芥侧根的生长和发育。特别是我们的研究结果表明OsMADS25是相应硝酸盐信号促进水稻侧根的伸长正调控因子。这些基因的克隆和功能验证,对于从分子水平上初步阐述NO3-信号对水稻侧根生长发育的影响,揭示水稻根系对氮素营养的响应的分子作用机理,具有重要的理论意义。同时这些基因的克隆,对于提高水稻的氮素利用效率,培育氮素高效吸收利用的水稻新品种及品种遗传改良,提供新的基因资源,具有重要的实践利用价值。此研究申请2个ANR1在水稻中同源基因OsMADS25基因和OsMADS27基因调控水稻侧根形成的专利,获得了通过N素信号调控侧根形成的OsMADS27基因的自主知识产权。此项研究的部分研究结果发表已经在 《Plant & cell Physiology》的《PLOS One》等期刊上。

  五、水稻FTIP7基因控制水稻开花期间花药开裂的精确时间的分子机理研究

  通过花药开裂及时释放花粉进行授粉和受精,是决定开花植物有性繁殖成功的关键。在花粉有丝分裂过程中,植物生长素水平的下调对促进花粉成熟和花药开裂至关重要。生长素水平的这一关键转变是如何在雄性器官中得到调控的,这一点目前还不清楚。最近,新加坡国立大学俞皓教授和甘银波教授实验室合作,发现水稻FTIP7基因在花粉有丝分裂前在花药中高度表达,并促进了转录因子Oryza sativa homeobox 1的核定转位,在花药发育后期直接抑制生长素生物合成基因OsYUCCA4表达,从而来控制水稻开花期间花药开裂的精确时间的新机制。这个研究结果于2018年6月18日在线发表在Nature Plants《自然•植物》(IF=10.3)。这个研究结果揭示了激素控制水稻花药开裂的新分子作用机制,并为培育水稻激素敏感的雄性不育系提供了新的途径,具有重要的理论意义和实际应用价值。

  创新无止境。“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”对于未来,甘银波教授团队将再接再厉,百尺竿头,更进一步,力争通过不断创新科研,为祖国和人民献上一份份精美的科研答卷。