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更新时间:2020-02-21

本团队围绕生态修复和环境美化对景观植物的需求,开展山茶、兰花等景观植物资源优新资源挖掘、观赏功能基因解析及分子设计育种,明确观赏性状遗传基础,创制优新品种,研发绿色栽培管养技术。

一、负责人简介

李纪元,男,博士,研究员,博士生导师,园林植物与观赏园艺学科首席专家。出版了《中国茶花图鉴》、《2016云南大理国际茶花大会论文集》、《广西南宁第三届国际金花茶学术论坛论文集》等,发明专利2个,发表技术标准6项,2015年为美国佐治亚大学访问学者;2017至2018年间担任日本学术振兴会(JSPS)鹿儿岛大学海外短期特聘研究员。担任植物新品种保护联盟(UPOV)山茶属植物新品种DUS测试指南首席专家、国际山茶协会理事会国际会员注册官兼中国区域理事、全国植物新品种测试标准化技术委员会委员、中国花卉协会茶花分会副会长、中国茶花品种命名与统一登录委员会副主任委员、国家林业和草原局山茶花工程技术研究中心负责人、国家林业和草原局山茶花产业国家创新联盟常务副理事长兼秘书长、浙江省第四届林木品种审定委员会木本观赏树种专业委员会主任委员。2012年获得浙江省科技进步二等奖;2016年获得国家科技进步奖二等奖和国家林草局、中国林学会梁希科学技术二等奖;2019年荣获中华人民共和国成立七十周年纪念章。

二、团队研究方向

1.景观植物种质资源挖掘与种质创新

围绕山茶、兰花、杜鹃花等特色优势种质资源,开展野生种质原地及异地保护、濒危机制、多样性、进化机制、繁殖生物学、观赏性状评价、核心群体构建、古树健康监测技技术、繁殖技术;培育杂种及倍性新种质创制等。

2.景观植物新品种选育技术

以山茶、兰花、杜鹃、月季等特色优势种质,开展杂交、倍性、诱变等技术研究,培育观赏性好、适应性广、抗病虫性强,康养功能显著等新一代品种;远缘杂交不亲和机制及克服技术,建立远缘杂种幼胚拯救技术等;构建并完善山茶花色苷花色辅助育种技术;构建山茶等倍性育种技术体系,创制单倍,三倍、四倍等新种质,解析其形成机制等。

3.景观植物分子辅助育技术

以山茶、兰花、杜鹃花等现有优良品种为对象,运用CRASPR等基因编辑新技术,以观赏、适应性、抗病虫、康养功能为主要改良目标,构建成熟的实验技术体系,创制新种质,培育新品种。

4.景观植物基因工程技术

以山茶、兰花等优良种质为对象,以抗病虫、芳香、、新品种特异性保护标记等主要育种目标,构建成熟、稳定、高效的外源基因遗传转化实验体系、早期生物检测技术等。

5.景观植物基因组学

以山茶、金花茶、杜鹃红山茶等为主要材料,在全基因组测序基础上,解析全基因组解析景观植物观赏性状的选育机制;山茶花型、花色、花期等性状的分子调控机制;基因生物信息学研究基础上发展景观植物分子辅助育种技术。

6.景观植物栽培技术

以山茶、兰花等优势材料,开展规模扩繁技术、轻简栽培一体化、标准化;金花茶、兰花等林下栽培技术;年霄花产品花期调控技术及生理机制;产品质量认证体系等;微型盆景、水晶花艺产品等制作技术等。

7.景观植物新品种推广与生态景观应用

以山茶等现有品种为材料,扩繁新品种;在山茶专类园、景观生态工程、山茶古树保育工程中推广应用,建立示范工程,扩大影响力。

三、取得主要成绩

1.种质资源方面

建立国家林木种质资源库2个。在浙江金华和所本部保存物种200余个,山茶花品种近千个。构建山茶属种质资源数据库及核心库。对其观赏性、耐寒、耐旱等适应性进行了评价;开展亚热带特色野生兰科植物的资源调查、收集及保存;构建了白及种质资源库和杂交育种群体。

2.新品种方面

在国际茶花协会登录‘春江’系列山茶花新品种7个:春江之夏,春江皓月,春江红日,春江丽带,春江秀敏,春江穗子,春江锦兰。在RHS登录兰花新品种4个:文心兰“冬雪、冬香、小南风、冬影”。

3.育种技术研究

对山茶再生体系构建及遗传转化。从杜鹃红山茶叶片、浙江红山茶茎段、‘耐冬’未成熟胚子叶愈伤组织中再生不定芽;突破了山茶花愈伤组织再生植株的技术瓶颈,获得专利2项。通过农杆菌介导法首次在杜鹃红山茶中导入外源基因并获得了抗性愈伤组织,初步建立了农杆菌介导的山茶花遗传转化体系;研究山茶属植物远缘杂种幼胚拯救技术。建立了山茶远缘杂种的幼胚拯救技术体系,克服了远缘杂交不亲和性;研究分子标记辅助育种技术,筛选了红叶性状等的分子标记,用于指导杂交育种及品种鉴定;建立了高效的白及繁育技术体系。

4.栽培技术研究

建立了山茶露天扦插技术,扦插成活率达到95%以上;建立并完善了大规格茶花培育技术,通过老树复壮、树势更新及高接换冠、整形修剪等技术,规模化培育大规格茶花,制定林业行业标注《山茶花嫁接技术规程》一项;

5.基础研究

(1)山茶花基因组图谱研究

构建了高质量山茶基因组图谱(拼接基因组2.8Gb,其中包含15个染色体连锁群,Scaffold N50 175Mb);完成山茶部分物种与观赏品种的基因组重测序,发掘与性状关联的遗传变异;建立一套包含14000多个高质量的SNP标记系统,用于品种演化与性状关联分析。

(2)山茶花色形成的基因表达分析

完成20个山茶花色变异的代表品种转录组测序及色素成分鉴定;构建出与特定次生代谢成分(如槲皮素、矢车菊素等)关联的基因共表达网络;筛选与次生代谢物相关联的转录因子:MYB、NAC、GATA等。

(3)山茶花C类基因发育调控研究

克隆了两个C类MADS-box基因CjAG和CjPLE,分别属于AGARMOUS和PLENA亚支;建立有效的山茶愈伤转化体系,鉴定了CjPLE下游调控基因;通过“免疫沉淀-定量PCR”实验揭示CjPLE可能激活FUL类转录因子调控胚珠发育。

(4)山茶重瓣花发育调控研究

研究miRNA及其靶基因:鉴定山茶miRNA基因143个,发现11个是山茶属所特有;明确关键miRNA-靶基因组合(如miR156-SPL, miR172-AP2)在重瓣山茶发育中的调控作用。

(5)山茶开花过程的基因表达谱分析

获得开花诱导相关基因:FT、TFL1、CO、SOC1;休眠相关基因:SVP、AGL24;揭示了这些基因在杜鹃红山茶中的表达模式,在模式植物中验证了杜鹃红山茶、红山茶FT基因提前诱导开花的功能。

(6)山茶花香成分研究

分析连蕊茶花香成分主要由芳樟醇、罗勒烯、苯乙醇等萜类物质、苯环类物质等组成,揭示了人的主观嗅觉与花香成分及含量的相关性。

(7)兰花胚胎发育的生物学机制

从遗传多样性、传粉系统、胚胎发育特性、基因调控等不同水平揭示了扇脉杓兰和虾脊兰等物种濒危的生物学机制,为开展保护工作提供科学的理论基础。

四、成员组成

团队现有成员9人,其中研究员1名:李纪元;副研究员4名:田敏、范正琪、李辛雷、殷恒福;助理研究员3名:王彩霞、张莹、刘伟鑫;实验师1名:葛万川。