喜報 | 農(nóng)業(yè)與生物技術學院四篇博士學位論文入選2021年浙江大學優(yōu)秀博士學位論文
? ?? 根據(jù)《浙江大學優(yōu)秀博士學位論文評選辦法（試行）》（浙大發(fā)研〔2021〕36號）的規(guī)定，學校組織開展了2021年優(yōu)秀博士學位論文評選工作。經(jīng)學位論文作者申請、導師同意、學院（系）推薦，各學科學位評定委員會初評，各學部學位評定委員會復評，校學位評定委員會全體委員會議審議，共評出2021年浙江大學優(yōu)秀博士學位論文104篇，其中農(nóng)學院4篇。
學位論文題目 |
作者姓名 |
導師姓名 |
甘藍型油菜種質(zhì)資源基因組多態(tài)性分析及其數(shù)字化利用研究 |
嚴濤 |
蔣立希 |
轉(zhuǎn)錄因子?HY5 誘導獨腳金內(nèi)酯和脂肪酸合成調(diào)控番茄叢枝菌根共生的機制研究 |
葛詩蓓 |
周艷虹 |
基于苦苣菜黃網(wǎng)病毒載體的無轉(zhuǎn)基因CRISPR/Cas9遞送系統(tǒng)的建立及應用 |
馬曉楠 |
李正和 |
小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂調(diào)控寄主行為與避免過寄生的分子機制 |
陳佳妮 |
黃健華 |
優(yōu)博論文一?
【論文題目】
甘藍型油菜種質(zhì)資源基因組多態(tài)性分析及其數(shù)字化利用研究
【英文題目】
Genomic polymorphism analysis and digital utilization of germplasm resources in rapeseed (Brassica napus?L.)
【作者】
嚴濤
【專業(yè)】
作物學
【導師】
蔣立希
【論文概述】
甘藍型油菜（Brassica napus L., AnAnCnCn, 2n=4x=38）是世界上最重要的油料作物之一。大約7500年前，甘藍型油菜由二倍體祖先種白菜（Brassica rapa, ArAr, 2n=2x=20）和甘藍（Brassica oleracea, CoCo, 2n=2x=18）經(jīng)自然雜交和染色體加倍而形成。與兩個祖先種相比，盡管甘藍型油菜的演化歷史較短，但是為了適應不同的氣候以及緯度條件，甘藍型油菜逐漸形成了三個主要的生態(tài)型，即冬性、半冬性和春性。目前，有關甘藍型油菜三種生態(tài)型分化的遺傳基礎尚不明確。本研究中，我們對源自39個國家的991份甘藍型油菜種質(zhì)資源，包括658份冬性、145份半冬性和188份春性油菜進行了全基因組重測序，構建了甘藍型油菜的全基因組遺傳變異圖譜，并深入分析了991份甘藍型油菜的群體結構、遺傳多樣性和連鎖不平衡等遺傳特征，初步揭示了甘藍型油菜生態(tài)型分化的主要遺傳基礎。同時，為了使這些甘藍型油菜遺傳多態(tài)性信息更好地服務于優(yōu)異基因資源的發(fā)掘，我們還構建了甘藍型油菜基因資源數(shù)字化利用平臺。這些研究成果將為甘藍型油菜群體基因組學、重要農(nóng)藝性狀基因功能鑒定以及分子標記輔助育種等研究奠定基礎。
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圖：991 份甘藍型油菜在?19 條染色體上?100kb 窗口大小內(nèi)的變異密度分布。
【論文主要創(chuàng)新點】
1.構建了甘藍型油菜全基因組遺傳變異圖譜。
2.揭示了甘藍型油菜生態(tài)型分化的遺傳基礎。
3.? 搭建了甘藍型油菜基因資源數(shù)字化利用平臺。
【作者風采】
2019年參加第十五屆世界油菜大會，與導師蔣立希教授攝于柏林。
優(yōu)博論文二
【論文題目】
轉(zhuǎn)錄因子?HY5 誘導獨腳金內(nèi)酯和脂肪酸合成調(diào)控番茄叢枝菌根共生的機制研究
【英文題目】
Mechanisms of transcription factor HY5 induced the synthesis of strigolactones and fatty acids to regulate arbuscular mycorrhiza symbiosis in tomato
【作者】
葛詩蓓
【專業(yè)】
園藝學
【導師】
周艷虹
【論文概述】
叢枝菌根真菌（AMF）是古老的根內(nèi)共生真菌，它能與72%的維管植物形成叢枝菌根共生關系。AMF不僅能為宿主植物以磷為主的礦質(zhì)元素和水分，促進植物生長發(fā)育、提高植物系統(tǒng)抗性，還能改善土質(zhì)、維持土壤菌群平衡等。本論文研究發(fā)現(xiàn)低磷條件下，高濃度CO2（eCO2）和高比例紅光通過誘導番茄根系獨腳金內(nèi)酯（SLs）的合成來誘導番茄菌根共生，進而提高植株磷含量。通過深入研究，本論文發(fā)現(xiàn)了光信號因子HY5長距離移動能力，解析了紅光通過phyB-HY5-SLs系統(tǒng)信號通路提高番茄菌根共生的分子機制，以及HY5通過促進合成AMF所需的C16脂肪酸來加速菌根的形成的分子機制。本論文為通過調(diào)控CO2濃度和光質(zhì)比例來提高AMF作用效益提供理論依據(jù)和實踐指導，解決了設施園藝中蔬菜生長周期較短而菌根共生周期較長的矛盾。
圖：光信號因子HY5通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控SLs和C16脂肪酸的合成來促進番茄菌根共生和磷吸收的系統(tǒng)調(diào)控通路
【論文主要創(chuàng)新點】
（1）研究發(fā)現(xiàn)提高設施環(huán)境中CO2濃度和增加紅光比例能促進番茄菌根共生，為提高AMF作用效率提供了新的思路。
（2）利用Crispr/Cas9技術、番茄遺傳轉(zhuǎn)化體系和植株嫁接技術證實光信號因子HY5蛋白是可移動蛋白，能夠長距離極性運輸，是光信號系統(tǒng)調(diào)控的核心元件。
（3）光信號因子HY5同樣具備轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能，通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控SLs合成基因CCD7、CCD8、MAX1促進SLs合成，通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控脂肪酸合成基因FatMc促進C16脂肪酸的合成，由此促進番茄菌根共生。
（4）明確了低磷下紅光通過phyB-HY5-SLs系統(tǒng)信號通路促進番茄菌根共生的分子機制，有效提高植株磷含量，減少水肥的使用。?
【作者風采】
優(yōu)博論文三
【論文題目】
基于苦苣菜黃網(wǎng)病毒載體的無轉(zhuǎn)基因CRISPR/Cas9遞送系統(tǒng)的建立及應用
【英文題目】
Development of Sonchus yellow net virus-based delivery of CRISPR/Cas9 for DNA-free plant genome editing
【作者】
馬曉楠
【專業(yè)】
植物保護
【導師】
李正和
【論文概述】
CRISPR/Cas9基因組編輯技術已成為生命科學領域的顛覆性工具，植物基因組編輯通常依賴于轉(zhuǎn)基因的方式將CRISPR/Cas9核酸酶導入受體植物細胞，通過組織培養(yǎng)再生獲得靶基因位點發(fā)生穩(wěn)定遺傳修飾的植株。盡管插入的外源基因可通過自交或者回交手段，從編輯后代植株染色體中分離去除，但該過程仍然費時費力，尤其是對于一些倍性復雜、育種周期長或無性繁殖的植物更是如此；此外，轉(zhuǎn)化過程可能造成植物基因組和表觀組發(fā)生非預期的改變。因此，有必要開發(fā)出無需轉(zhuǎn)化的CRISPR/Cas9遞送方法，建立起DNA-free的植物基因組編輯。病毒載體系統(tǒng)是外源基因體內(nèi)遞送和瞬時表達的理想工具，但CRISPR/Cas9核酸酶基因較大的分子量，遠超出了已知的DNA病毒載體及正義RNA病毒載體的包容極限，本課題組前期實現(xiàn)了植物負鏈RNA彈狀病毒遺傳操作技術的突破，并發(fā)現(xiàn)該類載體具有良好的外源片段承載能力，在此基礎上，本論文研究發(fā)現(xiàn)，該彈狀病毒載體可同時遞送sgRNA及Cas9至植物細胞，并產(chǎn)生高達90%的靶向編輯；當借助植物內(nèi)源tRNA加工機器時，可實現(xiàn)多靶標同時編輯，且編輯效率與單靶標載體相當；通過對病毒侵染的葉片組織進行組培再生，發(fā)現(xiàn)93%的再生植株中攜帶靶向編輯，且產(chǎn)生的編輯可在后代中穩(wěn)定遺傳。由于RNA病毒復制過程不涉及DNA階段，病毒基因組無法整合到寄主植株染色體，因而編輯植株不含有外源DNA片段，實現(xiàn)了DNA-free的植物基因組編輯。
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圖：利用彈狀病毒載體遞送CRISPR/Cas9核酸酶實現(xiàn)DNA-free植物基因組編輯
【論文主要創(chuàng)新點】
該研究提供了一種不依賴于遺傳轉(zhuǎn)化、無需分離特定的受體細胞或組織、通過簡單易行的病毒侵染過程，在植株個體水平遞送CRISPR/Cas9核酸酶進行高效基因組編輯的新方法，為作物DNA-free基因組編輯提供了新的思路。在病毒學領域，研究結果揭示了彈狀病毒獨特的生物學特性，發(fā)展了病毒載體新的應用方向。
【作者風采】
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優(yōu)博論文四
【論文題目】
小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂調(diào)控寄主行為與避免過寄生的分子機制
【英文題目】
The study on molecular mechanisms of Leptopilina?wasps manipulating host behavior to avoid superparasitism
【作者】
陳佳妮
【專業(yè)】
植物保護
【導師】
黃健華
【論文概述】
小環(huán)腹癭蜂屬Leptopilina寄生蜂是漿果類水果害蟲的重要天敵昆蟲，具有明顯的避免
過寄生特征。本論文以這類寄生蜂為對象，研究寄生蜂避免過寄生的分子機制。結果如下：（1）小環(huán)腹癭蜂的寄生可引起寄主產(chǎn)生逃逸行為。而這種行為有助于寄生蜂區(qū)分已寄生和未寄生的寄主，是一種避免種內(nèi)競爭的策略；（2）在寄生蜂的毒液中鑒定出一類含RhoGAP結構域的蛋白，證實它們負責寄生后寄主害蟲的逃逸行為，并將這類毒液基因命名為EsGAP；（3）發(fā)現(xiàn)EsGAP基因編碼的毒液蛋白能直接引起寄主害蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的活性氧水平升高，激發(fā)寄主出現(xiàn)逃逸以避免重復產(chǎn)卵，從而提高寄生效率；（4）通過追溯EsGAP基因的起源和演化歷程，發(fā)現(xiàn)RhoGAP結構域在真核生物基因中廣泛存在，并在小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂中存在大量的復制事件，其中有一分支被毒腺器官招募并最終特化成毒液基因，獲得調(diào)控寄主行為的新功能。
圖：小環(huán)腹癭蜂調(diào)控寄主行為的作用模型
?【論文主要創(chuàng)新點】
寄生蜂是自然界中農(nóng)業(yè)害蟲種群數(shù)量有效控制的純天然作用因子。營單寄生習性的寄生蜂每次寄生時只產(chǎn)一粒卵，且同一寄主上僅有一頭寄生蜂子代成功發(fā)育并羽化。寄主體內(nèi)的過寄生（子代數(shù)量過多）會引起嚴重的相互競爭現(xiàn)象，最終導致寄生蜂后代的大量死亡。因此，過寄生現(xiàn)象對于寄生蜂而言，是一種后代資源的浪費；對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，會導致害蟲控制效率的下降，引起農(nóng)產(chǎn)品的減收。在寄生體系中，過寄生和避免過寄生的策略是最受關注的科學問題，但分子機制尚不明確。本論文的主要創(chuàng)新點如下：（1）鑒定了小環(huán)腹癭蜂屬寄生蜂的毒液蛋白組分，并發(fā)現(xiàn)一類毒腺特異表達的新基因EsGAP參與調(diào)控寄主行為；（2）分析了EsGAP基因的進化歷程，其“復制與招募”的策略為寄生蜂毒液的起源提供了全新的證據(jù)；（3）闡明了一種由寄生蜂通過調(diào)控寄主行為避免過寄生的分子機制，并提出這種寄生策略有助于推動寄生蜂種群分化的新理論。
【作者風采】
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