旱區作物逆境生物學國家重點實驗室的前身是2001年6月建立的陜西省農業分子生物學重點實驗室,2005年進入科技部省部共建國家重點實驗室培育基地建設序列,2006年通過建設驗收。2011年10月,科技部批復依托西北農林科技大學建設旱區作物逆境生物學國家重點實驗室,2013年11月通過科技部組織的建設驗收,2017年6月以良好的成績通過首次評估。
科研特色顯著
旱區作物逆境生物學國家重點實驗室針對我國旱區作物抗逆這一重大科學和技術問題,突出“旱區逆境”這一區域特色,根據糧食安全與生態安全的國家戰略需求,圍繞發掘資源、揭示機理、服務生產的目標,以旱區作物與逆境脅迫為主題,開展基礎與應用基礎研究,從旱區特有資源入手,發掘作物抗逆種質與基因資源;利用現代生物學技術,深入研究作物非生物脅迫的應答機理,以及作物與病蟲互作機理;通過作物抗逆種質創新與品種設計,培育抗逆廣適、高產優質的作物新品種,為旱區農業生產的高效可持續發展提供理論基礎和技術支撐。
按照旱區農業生產的實際和作物逆境生物學的學科特點,實驗室具體確立了作物抗逆種質和基因資源發掘、作物非生物脅迫應答機理與調控、作物與有害生物互作機理及防控和作物抗逆種質創新與品種設計四個有機聯系的研究方向,其主要研究內容和目標包括:
1.作物抗逆種質和基因資源發掘
以旱區主要糧油、果樹等作物及其近緣植物的種質資源為對象,圍繞抗旱、耐寒耐熱、抗病蟲及優質高產等性狀,進行種質資源的收集、整理與綜合評價,建立作物種質資源抗逆性鑒定與評價的技術體系,鑒選出具有重要利用價值的種質和基因資源,揭示作物抗旱、耐寒耐熱、抗病蟲及高產優質等重要性狀的遺傳規律,為作物逆境生物學研究和抗逆種質創新及新品種培育奠定了基礎。
2.作物非生物脅迫應答機理
以旱區作物面臨的干旱、鹽堿、低溫和高溫等非生物逆境為主攻方向,以抗性和敏感的作物(小麥、蘋果等)種質為材料,從形態結構、生理生化、細胞生物學、遺傳與表觀遺傳、分子生物學等方面系統地研究作物適應與抵御非生物逆境的機制,揭示非生物逆境對作物致害的機理,闡明作物感受、抵御與耐受逆境的信號轉導通路和基因調控網絡,探索提高作物非生物逆境抗性的策略和技術,為作物抗逆種質創新和品種選育及作物栽培技術改進提供科學依據和技術。
3.作物與有害生物互作機理
針對旱區作物生產中存在的重大病蟲危害問題,以糧油、果樹、蔬菜作物的主要病蟲,如小麥條銹病、小麥赤霉病、小麥吸漿蟲、蚜蟲、蘋果腐爛病、卵菌病害等為主攻對象,從分子和細胞、個體和群體水平研究其發生規律、病蟲與作物的互作關系,揭示作物病蟲致害的機理、作物抗病蟲性的機制、病蟲與作物互作的遺傳基礎及環境因素對病蟲種群的調控作用,為旱區作物抗病蟲品種的選育、作物重大病蟲害防控策略的確立及病蟲害綜合治理體系的構建提供科學依據與關鍵技術。
4.作物抗逆種質創新與品種設計
圍繞抗旱、耐寒耐熱、抗病蟲(如小麥的條銹病、白粉病、赤霉病及蚜蟲,葡萄白粉病,蘋果腐爛病等)重要性狀,探索創制小麥、玉米、油菜、蘋果、葡萄等旱區主要作物抗逆種質和新品種設計的新理論與新方法,綜合運用細胞工程、染色體工程、基因工程、分子標記輔助選擇等現代生物技術,創制作物抗逆新種質,與常規育種技術緊密結合,培育適宜大面積生產應用的高產優質、抗逆廣適的作物新品種,服務旱區農業生產。
科研實力雄厚
旱區作物逆境生物學國家重點實驗室成立以來,一直圍繞旱區農業生產中的逆境因子這一前沿科學問題,重點開展旱區作物適應與抵御逆境的生物學基礎及其改良與防控的開拓性研究。
至今,實驗室已主持國家原“973”計劃項目1項,原“863”計劃項目1項,國家重點研發計劃課題5項,國家“十二五”轉基因科技重大專項2項,國家自然科學基金重點項目2項、杰出青年科學基金項目2項、優秀青年科學基金項目3項、面上及青年基金項目94項;獲國家科學技術進步獎一等獎1項,二等獎3項,獲陜西省科學技術一等獎8項,二等獎3項;在國內外學術期刊上發表論文1500余篇,其中Nature Communications、Biotechnology Advance、PLoS Pathogens、Plant Physiology、New Phytologist等SCI收錄的源刊上發表891篇;編著論著13部;創制小麥、玉米、油菜、小雜糧、蘋果、葡萄等作物新種質300余份,40個新品系正在參加國家或省區域試驗,培育作物新品種56個;獲批國家授權發明專利47件,獲批植物新品種保護權3個。
實驗室現有固定研究人員67人,實驗技術人員7人。研究隊伍中有中國工程院院士1人,國家“人才項目專家”2人,國家“青年人才項目專家”2人,教育部“長江學者”特聘教授3人,“長江學者”講座教授2人,國家原“973計劃”項目首席科學家1人,國家杰出青年基金獲得者4人,國家優秀青年基金獲得者3人,“長江學者”青年學者1人,“萬人計劃”青年拔尖人才支持計劃入選者1人,“萬人計劃”科技創新領軍人才支持計劃入選者1人,科技部“創新人才推進計劃”中青年科技創新領軍人才2人,全國“百篇優秀博士學位論文”獲得者4人,國家“百千萬人才工程”入選者2人,教育部“跨世紀優秀人才計劃”入選者1人,教育部“新世紀優秀人才支持計劃”入選者14人。實驗室已形成了院士、“人才項目專家”和“長江學者”領銜,中青年骨干為主體的一支結構合理、學歷層次高、專業覆蓋面廣、技術力量雄厚的學術隊伍。
多年來,在科技部等上級主管部門和西北農林科技大學的支持下,實驗室不斷加強平臺和基礎條件建設。目前,實驗室已新購置100余件(臺)實驗儀器設備,組建了顯微可視、基因組學、蛋白組學、測試分析、生物信息、植物轉基因這6個專業技術平臺和1個公共服務平臺,并全部對校內外開放。大型精密儀器設備加入學校大型儀器設備共享系統,并配備專業操作技術人員,安排全年每一天及晚間技術服務值班,為學校生命科學領域的發展與提升提供實驗室技術支撐和保障。
重視合作與交流
旱區作物逆境生物學國家重點實驗室十分重視與國際著名大學和科研機構的合作與交流,與美國普度大學聯合建立了“西農-普度聯合研究中心”,與澳大利亞默多克大學聯合建立了“中澳生物與非生物逆境治理聯合研究中心”,與加拿大阿爾伯塔大學聯合建立了“中加農業與食品聯合研究中心”“NWAFU-ICARDA旱區農業聯合研究中心”。
實驗室還承辦了“第三屆植物-生物互作國際會議”“2013年第十屆國際植物病理學大會”等國際、國內學術會議20次。實驗室邀請了美國科學院院士Steven E.Lindow、澳大利亞悉尼大學植物育種研究所Robert McIntosh院士、美國俄勒岡州立大學Brett Tyler教授等270位國內外著名科學家來重點實驗室進行講學、合作研究和學術交流。至今已有192人次出國參加國際學術會議、合作研究,大大提升了國際知名度和影響力,有力推動了實驗室科學研究工作。
今后,旱區作物逆境生物學國家重點實驗室將繼續完善科研條件,加強人才隊伍建設,創新開放合作和運行管理模式,力求盡快成為特色鮮明、國內一流、國際知名的旱區作物逆境生物學研究中心,成為我國旱區農業高層次創新人才的培養基地和高水平成果的研發基地。