濟南市園林植物分子育種工程實驗室簡介

黃河流域生態保護和高質量發展是國家生態戰略的重要組成和“十四五”時期的重要奮斗目標。山東省地處黃河入海口，黃河三角洲有大量鹽堿地，鹽堿地綜合利用對保障國家糧食安全、端牢中國飯碗以及國家生態文明建設具有重要意義。2021年10月，習近平在黃河三角洲農業高新技術產業示范區考察調研時專門，提出了要轉變育種觀念，由治理鹽堿地適應作物向選育耐鹽堿植物適應鹽堿地轉變。本中心針對黃河三角洲地區對耐鹽園林植物的需求和黃河流域節水園林建設的耐旱需求，和北方城市園林對抗凍性狀的改良需求，結合本學院與合作單位的研究與產業化優勢，通過園林植物新品種創新培育與產業化應用，直接服務于國家黃河流域高質量發展戰略。

本中心針對北方溫帶城市對園林植物觀賞性狀與耐逆性狀的需求，結合本學院的植物分子生物學研究與基因工程研究優勢，在園林植物新品種培育領域，圍繞以下5個研究方向展開研發：

（1）園林植物資源選育

本方向主要從具有園林利用潛力的野生植物資源與園林植物突變體中篩選園林新種質資源。通過收集具有園林利用潛力的野生植物種質資源、普通園林植物和園林植物育成品種，建立種質資源庫。在栽培評價的基礎上，選擇具有重要園林價值的植物材料，利用種子或其它繁殖體進行理化誘變，建立突變體資源庫。再從突變體庫中選育具有較高園林利用價值的新品系，同時為本實驗室的下游研究提供研究材料。

方向負責人：曹子誼教授

（2）園林植物功能基因挖掘

本方向利用模式植物與園林植物研究重要栽培觀賞性狀的功能基因與其作用的分子基礎。近期的主要研究是植物耐低溫特別是零度以下低溫的分子機理。重點研究花色、花瓣數目形狀的控制機制、葉色及變色模式的調控機理，并選擇適當的園林植物，研究花期的調控機理。

方向負責人：崔大勇教授

（3）園林植物分子設計

本方向利用模式植物和園林植物基因組等分子遺傳信息，通過整合生物學系統挖掘園林植物栽培觀賞性狀基因，并構建不同層次調控網絡，針對具體園林植物的特定改良目的，進行分子育種設計，為下游園林植物新品種培育提供設計方案。

方向負責人：段廣有教授

（4）園林植物基因工程育種

本方向利用上游研究與設計的結果進行園林植物基因編輯與遺傳轉化，從中篩選鑒定具有園林應用價值的園林植物新品種。近期的主要研究內容是不同類型園林植物的轉化體系研究。

方向負責人：蔡云飛教授

（5）園林植物品種評價與推廣

本方向對方向1與方向4的選育與培育的園林品種進行園林應用價值評價與氣候適應性評價。本方向工作由實驗室依托單位與聯合申請的合作企業共同完成。

方向負責人：柴振光副教授

近年來，實驗室主持了多項國家級與省部級項目，為園林植物分子育種積累了豐富的基因資源，如擬南芥EXO70C1調控的胞質分裂影響頂端分生組織分細胞分裂方向中，與多種畸形莖的發育有關（如“龍爪”系列園林植物）（國家自然科學基金面上項目：31571467）；CLS家族基因突變會導致花序軸顯著變短，可用于培育矮化植物或花序密集植物，可顯著改變觀賞效果（國家自然科學基金面上項目：31471160）；擬南芥IDDs轉錄因子影響了葉形、花被形狀、發育并與耐旱有關（節水園林植物培育和蝴蝶槐葉形變異類、菊花桃花瓣變異類植物培育）以及影響植物花型或花期的基因（國家自然科學基金面上項目：30971560）。這些研究為我們下一步利用模式植物的研究成果進行園林植物新品種培育奠定了堅實的理論基礎。目前實驗室已選育出株形優美，側枝數量少、分枝夾角小，頂端優勢強的沙棗群體，并轉讓、應用于濰坊白浪河下游堤岸鹽堿地綠化；通過利用Co60γ-射線誘變馬藺、EMS誘變藜麥等獲得了一批具有園林觀賞價值的育種材料。實驗室與多個園林企業建立了研發、中試與協同育人的全方位密切合作。目前已經與山東匯友市政園林集團公司、安丘環衛園林科技集團有限公司山東鑫盛達園林工程有限公司、山東霖昌園林工程有限公司、濟南華東園林工程有限公司、山東晨林實業有限公司、水發建大建設集團有限公司等簽署了產學研合作協議。實驗室根據企業的市場需求確定創新研究目標，需求從企業中來，成果向企業轉化，并且吸引了部分企業從源頭參與實驗室創新研究，已經形成了良性循環。