“能源植物資源及功能基因研究”省級創新團隊介紹

生物質能源研究是我國的重要戰略研究方向，是國家應對未來化石能源短缺與全球氣候變化的重要戰略組成部分。國家《“十二五”生物技術發展規劃》把生物能源技術列為重點研發的關鍵技術。纖維素是植物細胞壁的主要成分，是地球上產量最高的生物質，纖維素經過催化降解可轉化為生物能源（如酒精、沼氣等）。但細胞壁另一成分——木質素，由四種醇單體組成，它們的正常構成比例嚴重制約了催化降解效率。通過遺傳篩選和基因操作方法，優化細胞壁結構和成分，提高細胞壁的利用率是亟待解決的重大研究問題。同時，發展能源植物還須遵循“不與人爭糧、不與糧爭田”的原則，干旱和鹽堿地區是大規模發展能源植物的最佳選擇地。但這些逆境生長條件必定會嚴重降低生物質的產量，這就要求我們解析植物的生物量控制和抗逆的分子機理，為提高生物質的產量提供理論基礎和基因資源。因此，我們依據國家《農業生物質能產業發展規劃》要求，通過從海內外定向引進優秀人才和整合現有研究人員，組建了“能源植物資源及功能基因研究”創新團隊。

       一、建設總體目標

依托省內先進的生物學研究平臺，通過分離、鑒定調控生物質品質和產量的重要功能基因，研究其分子作用機理，以期在關鍵研究環節上取得突破，發表標志性科研論文和專利，為生物質能源種質改良提供新基因、新方法和新理論；通過系統分子設計，培育出優質、高產和高抗的能源植物新種質。爭取通過5-8年建設，將本團隊列入泰山學者優勢特色學科人才團隊支持計劃。

        二、研究方向

（1）鑒定控制生物質品質的重要功能基因，解析其分子作用基礎

細胞壁成分是地球上產量最高的生物質，是制取生物能源-纖維素乙醇的主要原料，但細胞壁中木質素的單體組成比例是決定纖維素降解效率的關鍵因素。已有研究結果表明，改變木質素的特定組成可提高發酵效率而并不降低植物組織正常機械強度。我們將研究植物細胞壁中木質素沉積的分子控制機理，鑒定相關調控基因。

（2）克隆控制生物質產量的重要功能基因，研究其作用的分子途徑

植物器官的大小直接決定了生物質的產量，我們將分離決定器官大小的關鍵基因，闡明它們的分子作用機理，為提高生物質產量提供基因資源和理論基礎；逆境條件嚴重制約生物質的品質和產量，我們將研究細胞壁形成和器官大小控制基因對干旱、鹽漬等逆境環境的應答，鑒定高抗性的功能基因。

（3）篩選和鑒定優質、高產和高抗的能源植物新品種

在獲得相關關鍵基因的基礎上，通過系統分子設計，組裝分子模塊，利用遺傳操作技術系統，培育能源植物新品種，為生物質能源產業化生產提供種質資源。

       三、團隊成員

團隊研究方向特色鮮明，成員研究方向結合度高，互補優勢明顯。團隊現有研究人員21人，平均年齡35歲。其中具有高級專業技術職務的8人，具有博士學位的12人。團隊成員多數來自于國內外知名高校或科研院所，其中4人具有海外留學或博士后研究經歷。團隊負責人李師鵬教授從荷蘭留學回國，主要從事植物細胞壁物質（生物質能的主要來源）積累的分子機理研究。崔大勇教授來自中國科學院植物研究所，多年來致力于解析生物量的分子控制機理。路小鐸教授來自中國農業科學院生物技術研究所，主要研究方向為玉米分子遺傳育種。曹子誼教授來自山東師范大學逆境植物重點實驗室，主要研究中國鹽生植物資源與能源植物鹽堿地高產栽培技術。從著名的歐洲分子生物學實驗室新引進的段廣有教授具有多年生物信息學的工作基礎，將助力于功能基因挖掘、模型構建和分子設計育種。

     四、建設成果

    本研究團隊經過3年多的建設和發展，現擁有科研實驗室660平米，具有較完備的研究平臺，科研儀器設備總資產2000余萬元，建成了山東省第一個高通量測序平臺。團隊獲批國家自然基金面上項目2項和省級科研項目7項，總經費264.6萬元，為人才團隊培育計劃的順利實施提供了資金上的補充和支持。積累了充足的研究材料和資源，并在細胞壁形成機理、植物器官大小調控及植物環境應答機制等方面取得突破性進展，克隆到多個重要的生物質累積調控基因，多項成果發表在Plant Cell, Plant Physiology等國際著名雜志上。2014年，本團隊所依托的“能源植物”校級重點實驗室獲山東省總工會“工人先鋒號”榮譽稱號。2015年，在此創新研究團隊基礎上組建的“生物質品種改良”團隊成功入選山東省高等學校優勢學科人才團隊培育計劃首批入選名單，團隊培育期為5年，前3年每年資助經費200萬元。“生物質品種改良” 團隊的入選，是學校改制以來首次入選的省級人才團隊，標志“能源植物資源及功能基因研究”研究團隊在科研創新能力、人才隊伍建設等方面實現了新的突破，取得了重大的階段性成果。（數據截止到2017年4月）