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中国禾草研究网

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江苏省中科院植物研究所草业研究中心研究方向:
1、经济禾草(草坪草、观赏草及禾本科牧草)种质资源多样性研究与利用。
2、经济禾草新品种选育和示范推广。
3、经济禾草分子育种。
4、经济禾草逆境生理。
5、经济禾草栽培生理。
6、禾本科模式植物抗逆性研究。

研究人员:
1、在职研究人员:
刘建秀:博士,研究员,南京农业大学博士生导师,中国草坪学术委员会副理事长。江苏省“333高层次人才培养工程”首批中青年科技领军人才。享受国务院特殊津贴专家。中国草坪学术委员会副理事长,农业部草品种审定委员会委员。现任江苏省植物迁地保护重点实验室、江苏省药用植物研究开发中心副主任,江苏省中国科学院植物研究所科研管理与科技开发处处长。江苏省中科院植物研究所草业研究中心主任,江苏省草坪种植改良与繁育技术工程中心主任。
郭海林:博士,副研究员,江苏省“333高层次人才培养工程”青年科技骨干人才,主要从事暖季型草坪草遗传育种研究。
郭爱桂:高级实验师,主要负责实验室、实验基地管理以及内务管理。
宗俊勤:硕士,助理研究员,主要从事观赏草、能源草等的资源评价、改良与综合利用。
陈静波:博士研究生,助理研究员,主要从事草坪草逆境生理和栽培调控研究。

2、兼职研究人员:
BingruHuang:美国Rutgers大学教授,国际著名草坪科学专家,主要从事草坪草逆境生理研究。
YalinQain:美国Colorado州立大学教授,国际著名草坪科学专家,主要从事草坪草种植评价与逆境生理研究。
HaiboLiu:美国Clemson大学教授,国际著名草坪科学专家,主要从事草坪栽培生理研究。
YiweiJiang:美国Purdo大学副教授,主要从事草坪草和模式草种逆境研究。
佘建明:江苏省农科院研究员,长期从事植物组织培养与生物技术研究。

拥有的研究设施和平台建设:
1、实验室建设:
设施基本完善的实验室100平方米左右,拥有主要仪器设备包括:
(1)PQR-600A-12H人工气候箱、智能光照培养箱两台(PGX-250C型和HSR025型各一台),
(2)PolyScience9610型低温循环仪一台(5.5万元,抗寒性鉴定)
(3)PSYPRO露点水势仪(9.0万元)(逆境生理研究)
(4)便携式光合作用测量系统LI-6400XTP(35万元)
(5)CR-600植物根系生长监测系统(23万元)
(6)WinCAMreg图像植被分析软件系统(4.0万元)(育种与逆境生理研究)
(7)TZS型土壤水分测量仪、便携式盐度计、SC900土壤紧实度仪(各类逆境生理研究)
(8)分子生物学研究:PCR仪二台(TECHNE公司的TC-412型和BIORAD公司的MYCyclerPCR仪各一台),上海培清科技有限公司JS-380自动凝胶图像分析仪,3K-15冷冻离心机,小型台式离心机,DYY系列电泳槽四台及配套电泳仪,
(9)组培与细胞学研究:Miotic电子显微镜,OLYMPUS倒置显微镜。
以上主要设备可满足植物遗传育种、生理生化、组织培养以及分子生物学等各方面的试验和实验需要。

2、试验地建设:
所内设施完备的试验地10亩(含相应管理设备),350平方米的试验温室。

3、展示基地:
负责管理南京中山植物园禾本科专类园,用于新品种新技术的展示。

4、中试基地:
在南京郊区(江宁区和六合区)有50亩的基地交通便利,灌排基础较好。有专业技术人员负责管理。

5、农业部草坪种区域试验站(南京)
具体负责我国华东地区草坪草、观赏草等新品种的区域试验,为农业部草坪草、观赏草等新品种的审定提供关键技术依据。

6、江苏省草坪种植改良与繁育技术工程中心
由江苏省科技厅和财政厅授牌,为我省唯一的一个草业工程技术研究中心。

承担的各类项目:
1、已完成项目:
(1)国家基金:
我国狗牙根种质资源多样性研究(39770534)
中国假俭草种质资源多样性研究(30070538)
中国结缕草属(Zoysiaspp.)种质资源多样性研究(30371011)
结缕草(Zoysiaspp.)属植物抗寒性及其分子标记研(30571307)
假俭草分子标记遗传图谱构建及重要性状的定位和QTL分析(30670200)
结缕草属植物耐盐性遗传及分子标记研究”(30800759)
(2)国家其他项目:
优质抗逆草坪草早熟禾等新品种选育(科技部863)(2002AA241061)
优质专用抗逆野牛草、结缕草新品种选育(2006BAD01A19-3)
国家草坪草区域试验南京站
牧草多因素诱变及聚合选育技术研究
牧草种质资源整合项目
(3)省市级项目:
华东地区暖地型草坪草种质资源和种子生产技术研究(省科委)
国产暖地型草坪草新品种选育(BE2001350)
优质抗逆杂交狗牙根新品种选育与繁殖利用(BE2003337)
特色园艺植物种质资源的搜集评价与利用(省科委BM2002802)
耐寒优质结缕草新品种选育(BE2006339)(技术负责人)
耐盐优质草坪草新品种选育(BG2006320)
利用城市生活垃圾生产地毯式草坪的研究(省科委)
利用城市生活垃圾生产地毯式草坪的生态工程研究(南京市科委)
耐践踏暖季型草坪草新品种选育和建植养护技术研究(上海市农委重大项目)
优质抗逆草坪草新品种示范推广(上海市农委“四新”项目)(沪农科推字(2004)第2-1-6号)
(4)国际合作项目
暖季型草坪草种质资源评价与改良(美国农业部)(中方主持)
草坪型高羊茅联合育种(荷兰百绿集团)(中方主持)
芒属植物种质资源综合评价(美国Cers集团公司)(中方主持)

2、在研项目:
(1)国家基金:
假俭草耐铝性遗传分析与分子标记
盐胁迫下狗牙根离子调控机理研究(31101567)
沟叶结缕草耐盐相关液泡膜H+-焦磷酸酶基因克隆、表达及功能研究(31101575)
中国狗牙根核心种质构建(31101754)
中国结缕草属植物种质资源水分利用效率及其机理研究(31101561)
(2)国家重大科技支撑项目:
沿海围垦生态保护技术研究及示范(2012BAB03B04)
江苏沿海滩涂抗逆高效植物选育、轻简栽培及综合利用技术研究、集成与示范
(3)省部级项目:
国家草坪草区域试验南京站
江苏特色观赏植物(草坪草、观赏草和石蒜等)资源收集开发业务建设(BM2009905)
优质抗寒假俭草新品种选育(BE2008403)
江苏省草坪种质改良与繁育工程技术研究中心建设
优质耐盐草坪草持续育种及建植养护技术研究
(4)国际合作项目
芒属植物种质资源综合评价(美国Cers集团公司)(中方主持)


产学研合作:
1、耐盐草坪:江苏盐土大地农业有限公司(合作单位)
2、保土草坪:江苏省水利厅(合作单位)
3、低碳草坪:南通城中园林有限责任公司
4、生态草坪:浙江江川生态工程有限公司
5、常绿草坪:南京琵琶景观有限公司

六、主要科研产出:
1、主要论著:
《中国主要暖季型草坪草种质资源的研究与利用》
《观赏草及其景观配置》
《草坪·地被·观赏草》

2、论文:
在《PhysiologiaPlantarum》、《CropScience》、《HortScience》、《EconomyBotany》、《ActaHorticulturae》等等刊物上发表研究论文150余篇。

3、获奖奖项:
《禾本科植物分类、系统演化与遗传多样性研究》获2008年江苏省科技进1等奖。
《南亚热带丘陵山地草、果、牧和食用菌配套技术》获1997年农业部科技进步2等奖。
《中国主要暖季型草坪草种质资源研究与利用》获2005年江苏省科技进步3等奖。
《国产狗牙根新品种选育及推广》项目1997年获第四届中国花卉博览会科技成果2等奖。
《国审品种’阳江狗牙根’的选育及示范推广》项目2007年获第七届中国花卉博览会科技成果奖。

4、新品种:
国家级审定品种
‘南京狗牙根’已于2001年通过农业部草品种审定委员会的审定,No.231。
‘阳江狗牙根’已于2007年通过农业部草品种审定委员会的审定,No.353。
‘苏植1号’已于2010年通过农业部草品种审定委员会的审定,No.410。
鉴定发表品种
培育草坪草省级鉴定新品种15个,包括保土狗牙根、免修剪狗牙根、杂交结缕草、耐铝假俭草等等。

5、授权专利2项
假俭草侧芽诱导愈伤组织和植株再生方式(ZL200710191317.8)。
青岛结缕草与沟叶结缕草杂交后代真实性的分子鉴定方法(ZL200810019737.2)。


重要发现和研究进展
1、草坪新概念及评价体系的提出
首次提出描述草坪草匍匐性的指标—形态指数、草坪草抗旱性鉴定的指标—表征永久萎蔫系数以及草坪草坪用价值综合评价体系,目前已被国内同行广泛引用。

2、中国暖季型草坪草种质资源搜集与遗传多样性研究
在对中国暖季型草坪草种质资源物种多样性及地理分布的系统分析基础上,从1994年开始,在全国范围内对主要暖季型草坪草种质资源进行了数次大范围的比较系统的调查引种。同时通过各种途径,从美国、澳大利亚、韩国、日本等等近10个国家引进了一批草坪草新品种或珍贵的亲本材料。到目前为止,共搜集了8属20种1300余份暖季型草坪草种质资源(品种),92.6%的种源为中国野生种源。
明确了中国狗牙根、结缕草属植物、假俭草的种质形态变异及规律,明确了结缕草和假俭草种子产量及其变异,划分出了形态类型,并对其用途进行了综合评价。明确了结缕草属植物和假俭草结实性变异范围及规律。明确了中国狗牙根和假俭草代表性种质染色体倍性与核型变异规律。
通过多种分子标记技术对狗牙根、结缕草和假俭草植物的遗传多样性进行了系统鉴定和研究,构建了假俭草核心种质库,为我国主要草坪草资源的进一步利用奠定了良好的基础。

3、草坪草重要性状的遗传分析、分子标记及遗传图谱构建
(1)重要营养性状、生殖性状的遗传分析
构建结缕草属植物与假俭草属植物的F1分离群体,并在其重要性状观测鉴定的基础上,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型分析方法对F1群体的密度、草层高度、叶长、叶宽、叶长/叶宽、节间长度、节间直径和节间长度/节间直径、花序密度、生殖枝高度、花序长度、每穗小穗数、小穗长度、小穗宽度、小穗长度/宽度进行遗传分析,初步明确了这些性状的遗传特性,为草坪草重要外部性状的遗传改良提供了试验依据。
(2)抗盐性
以结缕草属植物抗盐性极端类型为亲本,构建结缕草属植物抗盐性F1分离群体。首次应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对结缕草属植物的抗盐性的遗传模型进行了分析,表明结缕草属植物的抗盐性是存在主基因控制的遗传模型;获得Me13-Em18500、Me5-Em20180、Me14-Em7220同结缕草属植物抗盐性明显紧密相关SRAP标记。本研究为结缕草属植物的抗盐性的遗传改良和耐盐基因的克隆等提供科学依据。
(3)抗寒性与青绿期
以结缕草属植物抗寒性极端类型为亲本,构建结缕草属植物抗寒性F1分离群体,并对其重要性状观测鉴定的基础上,明确了结缕草属植物抗寒性、青绿期等的遗传方式;筛选出了与结缕草抗寒性、青绿期紧密关联的分子标记,与结缕草抗寒性相关联的标记位点和与青绿期相关联的标记位点无任何重叠现象,表明结缕草抗寒性和青绿期是两个独立遗传的性状,这为选育抗寒性强且青绿期长的结缕草新品种提供了试验依据。
(4)假俭草分子标记遗传图谱构建与重要性状QTL分析
以假俭草F1后代为作图群体,利用SRAP标记和小麦EST-SSR标记,按照拟测交作图策略,构建了第一张假俭草遗传图谱。遗传图谱定位了89个标记,包括9个连锁群,总图距为1209.08cM,平均图距为13.74cM,标记间最大图距为38cM,最小图距为1.1cM,图距超过20cM的空隙16个,分布在3个连锁群上。应用WinQTLCart软件,选用复合区间作图法对控制假俭草9个重要性状的QTL进行了定位,共检测到控制9个性状的27个QTL,其中5个为主效QTL。本研究可以为今后构建高密度假俭草遗传图谱、重要性状的QTL定位、比较基因组研究以及开展分子标记辅助育种研究提供科学依据。

4、结缕草抗寒基因克隆与功能验证
首次从结缕草基因组中克隆获得抗寒相关转录因子ZjDREB1基因,并在原核生物和真核生物中成功得到表达;构建了高质量的结缕草低温和干旱诱导cDNA文库;建立了农杆菌介导的假俭草优良品系E126胚性愈伤组织遗传转化体系,获得了28个转ZjDREB1基因的单株,对转基因植株的抗寒性、形态特征和生理指标的测定结果表明有2个单株的抗寒性显著增强(半致死温度比对照降低1.2℃和1.5℃),5个株系青绿期明显较野生型长,4个株系株型更加紧凑,生长缓慢。

5、草坪草抗逆性研究
(1)抗寒性
研究结果表明,我国狗牙根半致死温度的变化范围为-21.38--8.50℃,平均数为-14.83℃,变异系数为20%。纬度愈高,叶片半致死温度愈低,经度愈低,叶片半致死温度愈低。结缕草属植物耐寒性依次为结缕草(Z.japonica)>中华结缕草(Z.sinica)>沟叶结缕草(Z.matrella)>细叶结缕草(Z.tenuifolia)>长花结缕草(Z.sinicavar.nipponica)>大穗结缕草(Z.macrostaycha),分布在海边的种类和种源抗寒性明显较低。抗寒性强的结缕草在低温驯化后的可溶性蛋白种类增幅大于抗寒性差的种源。中国假俭草种源半致死温度的变化范围为-4.1℃~-13.0℃,平均为-6.2℃,变异系数为26.49%。
(2)抗旱性
研究结果表明,结缕草不同种源的表征永久萎蔫系数的变异范围为8.78%∽13.41%,变异系数为9.10%,致死含水量变异范围为3.01%~6.14%,变异系数为25.21%。较大的根冠比以及地下部分生物量是结缕草适应干旱的重要形态标记,干旱胁迫条件下,结缕草体内水分平衡较好的保持、体内保护酶SOD酶活性的增加以及渗透调节物质(脯氨酸和可溶性总糖)的积累,是结缕草抗旱重要的生理机制。
(3)抗盐性
草坪草抗盐性为数量性状,难以加以准确鉴定。通过暖季型草坪草种质资源抗盐性快速评价指标的选择、短期和长期盐胁迫对暖季型草坪草生长的影响、两种抗盐评价方法(常规水培法和盐度逐渐培加的水培法)的比较以及水培法与盐碱地实地鉴定的比较共四个试验对暖季型草坪草抗盐评价体系进行了研究,建立和优化了暖季型草坪草抗盐性评价体系,为暖季型草坪草种质资源抗盐性评价与遗传改良奠定了基础。对50份暖季型草坪草优良选系和品种的抗盐性评价结果表明,供试草种间的抗盐性变异很大,总的变异系数达到60%,其中,结缕草属和狗牙根属变异系数分别为52%和29%,而结缕草和中华结缕草是变异最大的种,变异系数分别为56%和52%。总的来讲,抗盐性最强的多为细叶结缕草和沟叶结缕草植物,海雀稗、钝叶草及部分结缕草、中华结缕草植物的抗盐性也较强,部分结缕草属其他材料和狗牙根属植物的抗盐性中等,而假俭草的抗盐性最弱。结缕草属的‘Z080’和‘Z123’可能主要通过盐腺分泌Na离子来减缓叶片Na积累,海雀稗‘P006’可能主要通过根系限制Na离子往叶片运输来减缓叶片Na积累,狗牙根‘C291’兼具有两者的机理。
(4)假俭草种质资源耐铝性鉴定及机理分析
我国酸土地区占国土面积20%以上,酸土地区植物生产最大的问题是铝毒。假俭草是起源于我国的最好的草坪草,广泛分布于我国长江流域及以南地区,在酸土地区更是常见的建群种。本研究对103份假俭草种质资源进行耐铝性鉴定,结果发现不同种源间耐铝性存在显著差异,来自酸土地区的假俭草有较好的耐铝性,假俭草不是铝超积累植物,其耐铝主要是通过根尖分泌柠檬酸来螯合土壤中的铝离子,以减少铝进入植物体内来实现的,而且,根系柠檬酸的分泌存在一个滞后期,表明其分泌模式与耐性基因的诱导有关;利用cDNA-AFLP技术研究了铝处理后假俭草根部基因的差异表达,获得的差异表达61个TDFs,涉及一些和柠檬酸代谢相关的酶、逆境诱导蛋白、蛋白激酶以及转录调控相关蛋白等,为后续的基因克隆提供理论基础。

6、狗牙根花序发育过程及其相关形态标记
首次将狗牙根花序的整个发育过程分为8个阶段,即营养生长期,穗轴发生期,苞叶原基分化期,小穗原基分化期,小穗分化期,小花分化期,花药和柱头的形成过程,颖片、内外稃的发育。穗轴发生期(直立茎上叶片达6-9片叶)是抑制花序形成和决定种子产量的关键时期。这为狗牙根遗传改良和栽培调控提供了试验依据。

7、草坪草育种
‘南京狗牙根’(No.231)、‘阳江狗牙根’(No.353)以及‘苏植1号’(No.410)杂交结缕草通过国家级新品种审定,杂交狗牙根2008C048通过了国家区域试验,在三个区试点(南京、广州、武汉)测试结果表明,抗寒性、青绿期、密度、成坪速度以及抗病性明显优于两个国外的对照品种。结缕草属植物优良杂交后代Z22-2已通过国家草品种国家区域试验申请,2011年将进入区域试验。通过系统选育、杂交育种、诱变育种、体细胞变异以及遗传转化获得国产抗寒、抗盐草坪草新品系40余个。新品种(系)广泛应用于长江中下游城市绿化、公路绿化、运动草坪、水利工程等等建设中,据不完全统计,累计推广面积达530余万平方米,约占到该地区国产草种的40-50%左右。

8、其他类型禾草研究
(1)高大禾草研究
采集并保存我国禾草资源600余份,完成了159份芒属植物的特征特性连续三年的观测工作,筛选获得10余份高产抗逆芒类植物优良选系,为生物能源的发展和国土景观建设提供了优异的材料。
(2)禾本科模式植物二穗短柄草57份种质资源的抗旱性鉴定及生理机理分析
完成了禾本科模式植物二穗短柄草57份种质资源的抗旱性鉴定及生理机理分析,主成分分析结果表明,干旱胁迫下二穗短柄草叶绿素荧光减少和叶片水分含量减少是该种植物抗旱性变异的主要原因。根据抗旱性可将二穗短柄草57份种质资源分为四大类型。该研究为二穗短柄草抗旱性分子机理和遗传基础研究奠定了基础。

9、平台建设
负责建立了亚洲唯一的禾本科专类园,启动建设江苏省草坪种质改良与繁育工程技术研究中心,负责中国草坪草与观赏草品种区域试验华东片工作(南京站)。为我省乃至我国草坪草、观赏草、能源草等等禾草种质资源开发利用建立了良好的平台。

联系方式:
1、中心主任:刘建秀
2、联系电话:025-84347012,13851802910
3、Email:turfunit@yahoo.com.cn
4、网址:www.cnbg.net

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