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1、学科名称作物学河南省高校青年骨干教师培养计划培养对象考核报告项目名称：大豆耐低磷主效QTLqPE18的精细定位及图位克隆起止时间： 2015.1 至 2016.12培养对象姓名：张丹专业技术职务: 副教授学 校：河南农业大学填表日期：20表-10-31河南省教育厅制一、基本情况姓名张丹性别女民族汉出生日期所在单位河南农业大学行政职务专业职务副教授研究专长大豆分子遗传与分子生物学学历研究生学位博士电子信箱电话研 究 项 目项目名称大豆耐低磷主效QTLqPE18的精细定位及图位克隆一级学科作物学学科门类作物遗传育种研究类别1、基础V2、应用3、教学类资助金额2.0万元学校配套金额万元成果形式A.著
2、作B.论文V C.教材结项种类A.正常。 B.提前C.延期获奖情况河南省第三届自然科学学术论文一等奖 河南省第四届自然科学学术论文一等奖主 要 参 加 人姓名单位职称承担任务吕海燕河南农业大学讲师数据分析李红岩河南农业大学研究生表型鉴定杨宇明河南农业大学研究生标记开发二、总结报告主要内容：项目预期计划执行情况；成果内容、特色及创新点，主要学术价值和应用价值; 在教学水平、科研能力、团队建设、社会服务等方面的完成情况；不足之处及努力方向。1、项目执行情况：基本按照预期研究计划和研究目标执行。2、成果内容：1）构建了一张高密度的遗传图谱，并基于此将前期的磷效率相关QTL区间显著缩小;2）基于该图谱
3、，通过QTL分析研究磷效率与光合相关性状的遗传关系，结果表明低 磷胁迫显著影响大豆光合能力，但是存在基因型差异，获得了一批不受低磷胁迫影响 的光合相关QTL。3）通过QTL精细定位与转录组分析相结合的方法，成功分离并克隆了 一个大豆耐低 磷关键基因而并初步验证其功能，在大豆中过量表达该基因不仅可以显著提高 磷效率，还显著增加了根毛的密度，研究表明其与GmACPl基因具有不同的表达模式和 作用机制；4）通过大豆毛状根体系对GmACP2进行过表达与干扰转化，进一步验证其功能，在大 豆中过量表达该基因不仅可以显著提高磷效率，还显著增加了根毛的密度，相反干扰 表达抑制根系生长，降低磷效率；进一步通过整
4、株遗传转化获得稳定遗传的大豆转基 因株系，结果表明低磷胁迫下GmACP2通过改变根系构型，从而影响磷吸收利用效率。 3、特色及创新点：1）建立了系统的大豆磷高效基因型筛选方法，很大程度上解决了大豆磷效率表型鉴 定困难等问题。不仅可以节省研究时间，人力与物力，还能够大大提高实验的准确性 与可靠性。通过前期多年多点的水培和盆栽实验，发现大豆苗期为低磷胁迫的敏感期, 而花英期是大豆对磷素吸收的高峰时期，此时缺磷将显著减少花和荚的形成，增加花 荚脱落，而最终影响产量。对不同生育时期磷效率相关性状的主成分分析发现，苗期 根系、磷吸收利用相关性状及叶绿素荧光参数可作为评价磷效率的理想指标，花荚期 花荚的脱
5、落率、磷吸收利用、酶活性与光合性状是理想的磷效率评价指标，成熟期可 选择叶片磷含量与百粒重评价耐低磷特性。2）在完善了筛选系统的基础上，对1500多份大豆种质（包括地方材料500份，野生 豆300份，黄淮地区材料200份和RIL家系569份）在不同生育期不同磷水平条件下 的进行了耐性评估。获得了一批磷效率遗传变异广泛的特异性种质，包括极耐低磷种 质8份，低磷敏感种质8份等。3）利用磷效率差异显著的两个亲本构建了 1套高级作图群体，并构建了高密度的遗 传图谱（6,159SNP）O通过多年多点的大豆耐低磷QTL定位，获得5个多年多点稳定表 达且效应较大的主效QTL位点，这为大豆磷高效基因的精细定位
6、与图位克隆奠定了基 础。其中实验室前期已经图位克隆的以”77就是位于其中的一个主效QTL内，这为阐 明大豆以及其他植物磷效率分子机理提供参考。4）基于高密度的遗传图谱，通过QTL精细定位与转录组分析相结合的方法，成功分 离了第二个大豆耐低磷关键基因为并验证其功能，在大豆中过量表达该基因不 仅可以显著提高磷效率，还显著增加了根毛的密度，研究表明其与磁化77基因具有不 同的表达模式和作用机制。5）近期，随着高通量测序技术与组学技术的发展，我们进一步扩大作图群体，利用大 豆核心种质资源及高通量的芯片分型数据，通过多年不断的QTL精细定位，最终把另 一个位于13染色体上控制大豆磷效率的主效QTL 汹3
7、精细定位到45Kb范围，进一 步结合序列等位变异分析、诱导表达分析及不同磷处理条件下转录组测序分析确认并 图位克隆了控制该位点目的基因GmERFl,初步的功能分析表明该基因参与调控大豆根 系形态对低磷胁迫的适应。4、主要学术价值和应用价值：高密度遗传图谱的构建，为磷效率的遗传解析提供了很好的基础；GmACP2的功能研究 为阐明大豆以及其他植物磷效率分子机理提供参考；低磷胁迫下不受影响的光合QTL, 为大豆高光效分子育种提供技术支持。磷高效转基因株系为大豆磷高效分子育种提供 新材料。5、教学水平：、近3年来，本人主要教授大学本科核心课程生物统计学与大豆栽培学。在教学 中，认真钻研新大纲、吃透教材
8、，积极开拓教学思路，在统计把一些先进的统计学软 件与生物统计学教学实践有机结合起来，达到了很好的教学效果。5、科研能力：项目执行期间，以第一作者或通讯作者发表SCI论文6篇，申请国家发明专利2项， 申请主持国家级与省部级项目6项，获得河南省第三届自然科学学术论文一等奖，河 南省第四届自然科学学术论文一等奖。另外在项目执行期间，本人积极参与学术合作 交流，2016年参加第二届全国植物逆境生物学学术研讨会；2016年参加植物大数据和 现代农业生物技术一青年科学家论坛；2017年下半年到中国科学院遗传与发育生物学 研究所进行合作交流。广泛的合作交流，不仅开阔了视野，也很好的提高了自身的科 研能力。6
9、、团队建设与社会服务：大豆实验室是我校新成立的实验室，主要研究方向为大豆品质与磷高效重要基因发掘 与调控机制研究。近期发表影响因子大于3. 5的SCI论文6篇。目前实验室有在读研 究生6名，仅有在职人员1人，急需引进从事大豆相关研究的人才。7、不足之处及努力方向：由于经费和时间限制，曲/悭仅做了发根转化，未能获得稳定遗传的转基因后代。培养对象签字:三、培养期成果一览1、承担主要教学科研项目及获奖、获得专利情况(请注明项目名称、项目来源、项目经费、项目起讫时间、所有项目完成人姓名以及项目完成人 排序等。如成果获得相应科技奖励，请注明授奖单位、奖励名称、级别及日期；如成果获得专利, 请注明获准专利
10、国别、类别及专利号)项目：1 .国家重点研发计划项目(2016YFD),大豆水溶性蛋白重要功能基因发掘与分子 机制研机,2016-2021,在研，主持。2 .河南省教育厅高校创新人才项目(15HASTIT034),大豆耐低磷新基因的发掘与 功能研究，2015-2017,在研，主持。3 .中国博士后第十批特别资助项目(2017T100532) , GmACP2参与大豆响应低磷 胁迫的分子机理，2017-2019,在研，主持。4 .中国博士后科学基金第58批面上一等资助(2015M580630),大豆GmACP2基 因的功能分析及育种利用研究，2016-2017,在研，主持。5 .河南省博士后科学
11、基金项目，大豆耐低磷新基因的功能分析及育种利用研究， 2016-2017,在研,主持。6 .河南省高等学校青年骨干教师资助计划项目，大豆耐低磷主效QTLq也8的精细 定位及图位克隆，2016-2017,在研，主持。专利：1 .张丹，褚姗姗。大豆油体蛋白基因 施以刀G及其编码蛋白与应用，.6 2017/6-2o.张丹，褚姗姗。大豆耐低磷相关基因源672编码蛋白及其应用，.6 2016/5/27o奖励：1.河南省第四届自然科学学术论文一等奖，20172.河南省第三届自然科学学术论文一等奖，20153.河南省品种审定委员会委员，20174.河南省高校创新人才，20162、代表性著作、论文（请注明著作
12、以论文名称、出版单位或发表刊物名称、期号、出版或发表时间、所有著、作者姓 名以及作者排序等）Dan Zhang*, Lii Haiyan, Chu Shanshan, Zhang H, Zhang H, Yang Y, et al. The genetic architecture of water-soluble protein content and its genetic relationship to total protein content in soybean. Scientific reports. 2017;7. （IF=5.22,第一作者兼 通讯作者）1. Lu H, Ya
13、ng Y, Li H, Liu Q, Zhang J, Yin J, Chu S, Zhang X, Yu K, Lv L, Chen X, Zhang Dan*. Genome-Wide Association Studies of Photosynthetic Traits Related to Phosphorus Efficiency in Soybean. Frontiers in Plant Science, 2018, 9 （1226）. doi:10.3389/fpls.2018.01226. （IF=4.29,通讯作者）Dan Zhang*, Hongyan Li, Jins
14、he Wang, Hengyou Zhang, Zhenbin Hu, Shanshan Chu, Deyue Yu, High-density genetic mapping identifies new major loci for tolerance to low-phosphorus stress in soybean. Frontiers in Plant Science, 2016, （1086）:372. （IF=4.29,第一作者兼通讯作者）2. Li H, Yang Y, Zhang H, Chu S, Zhang X, Yin D, Yu D, Zhang Dan*. A
15、genetic relationship between phosphorus efficiency and photosynthetic traits in soybean as revealed by QTL analysis using a high-density genetic map. Frontiers in plant science, 2016, 7 （372）. （IF=4.29,通讯作者）Dan Zhang*, Hengyou Zhang, Shanshan Chu, Deyue Yu. Integrating QTL mapping and transcriptomic
16、s identifies candidate genes underlying QTLs associated with soybean tolerance to low-phosphorus stress. Plant Molecular Biology, 2017, 93:137-150. （IF=3.87,第一作者兼通讯作者）3. Shanshan Chu, Hongyan, Xiangqian Zhang, Kaiye Yu, Maoni Chao, Suoyi Han and Dan Zhang*. Physiological and Proteomics Analyses Reve
17、al Low-Phosphorus Stress Affected the Regulation of Photosynthesis in Soybean. Int. J. Mol. Sci. 2018, 19（6）, 1688. （IF=3.78,通讯作者）四、资助项目决算表项目金额2. 0万元列出经费使用方向，包括购实实验仪器设备、耗材、图书资料、学术交流等费用。 本项目2.0万元经费全部用于购买实验室耗材等相关费用。五、考核结论主要内容包括：项目完成情况，在教学水平、科研能力、团队建设、社会服务等方面完成培养计 划情况，今后发展意见建议和努力方向。考核等次意见。考核专家组长:六、鉴定专家名单姓名职称学科专业领域单位签字七、学校意见校长签名: 公 章