根据《浙江大学优秀博士学位论文评选办法(试行)》(浙大发研〔2021〕36号)的规定,学校组织开展了2021年优秀博士学位论文评选工作。经学位论文作者申请、导师同意、学院(系)推荐,各学科学位评定委员会初评,各学部学位评定委员会复评,校学位评定委员会全体委员会议审议,共评出2021年浙江大学优秀博士学位论文104篇,其中农学院4篇。
学位论文题目 |
作者姓名 |
导师姓名 |
甘蓝型油菜种质资源基因组多态性分析及其数字化利用研究 |
严涛 |
蒋立希 |
转录因子 HY5 诱导独脚金内酯和脂肪酸合成调控番茄丛枝菌根共生的机制研究 |
葛诗蓓 |
周艳虹 |
基于苦苣菜黄网病毒载体的无转基因CRISPR/Cas9递送系统的建立及应用 |
马晓楠 |
李正和 |
小环腹瘿蜂属寄生蜂调控寄主行为与避免过寄生的分子机制 |
陈佳妮 |
黄健华 |
优博论文一
【论文题目】
甘蓝型油菜种质资源基因组多态性分析及其数字化利用研究
【英文题目】
Genomic polymorphism analysis and digital utilization of germplasm resources in rapeseed (Brassica napus L.)
【作者】
严涛
【专业】
作物学
【导师】
蒋立希
【论文概述】
甘蓝型油菜(Brassica napus L., AnAnCnCn, 2n=4x=38)是世界上最重要的油料作物之一。大约7500年前,甘蓝型油菜由二倍体祖先种白菜(Brassica rapa, ArAr, 2n=2x=20)和甘蓝(Brassica oleracea, CoCo, 2n=2x=18)经自然杂交和染色体加倍而形成。与两个祖先种相比,尽管甘蓝型油菜的演化历史较短,但是为了适应不同的气候以及纬度条件,甘蓝型油菜逐渐形成了三个主要的生态型,即冬性、半冬性和春性。目前,有关甘蓝型油菜三种生态型分化的遗传基础尚不明确。本研究中,我们对源自39个国家的991份甘蓝型油菜种质资源,包括658份冬性、145份半冬性和188份春性油菜进行了全基因组重测序,构建了甘蓝型油菜的全基因组遗传变异图谱,并深入分析了991份甘蓝型油菜的群体结构、遗传多样性和连锁不平衡等遗传特征,初步揭示了甘蓝型油菜生态型分化的主要遗传基础。同时,为了使这些甘蓝型油菜遗传多态性信息更好地服务于优异基因资源的发掘,我们还构建了甘蓝型油菜基因资源数字化利用平台。这些研究成果将为甘蓝型油菜群体基因组学、重要农艺性状基因功能鉴定以及分子标记辅助育种等研究奠定基础。
图:991 份甘蓝型油菜在 19 条染色体上 100kb 窗口大小内的变异密度分布。
【论文主要创新点】
1.构建了甘蓝型油菜全基因组遗传变异图谱。
2.揭示了甘蓝型油菜生态型分化的遗传基础。
3. 搭建了甘蓝型油菜基因资源数字化利用平台。
【作者风采】
2019年参加第十五届世界油菜大会,与导师蒋立希教授摄于柏林。
优博论文二
【论文题目】
转录因子 HY5 诱导独脚金内酯和脂肪酸合成调控番茄丛枝菌根共生的机制研究
【英文题目】
Mechanisms of transcription factor HY5 induced the synthesis of strigolactones and fatty acids to regulate arbuscular mycorrhiza symbiosis in tomato
【作者】
葛诗蓓
【专业】
园艺学
【导师】
周艳虹
【论文概述】
丛枝菌根真菌(AMF)是古老的根内共生真菌,它能与72%的维管植物形成丛枝菌根共生关系。AMF不仅能为宿主植物以磷为主的矿质元素和水分,促进植物生长发育、提高植物系统抗性,还能改善土质、维持土壤菌群平衡等。本论文研究发现低磷条件下,高浓度CO2(eCO2)和高比例红光通过诱导番茄根系独脚金内酯(SLs)的合成来诱导番茄菌根共生,进而提高植株磷含量。通过深入研究,本论文发现了光信号因子HY5长距离移动能力,解析了红光通过phyB-HY5-SLs系统信号通路提高番茄菌根共生的分子机制,以及HY5通过促进合成AMF所需的C16脂肪酸来加速菌根的形成的分子机制。本论文为通过调控CO2浓度和光质比例来提高AMF作用效益提供理论依据和实践指导,解决了设施园艺中蔬菜生长周期较短而菌根共生周期较长的矛盾。
图:光信号因子HY5通过转录调控SLs和C16脂肪酸的合成来促进番茄菌根共生和磷吸收的系统调控通路
【论文主要创新点】
(1)研究发现提高设施环境中CO2浓度和增加红光比例能促进番茄菌根共生,为提高AMF作用效率提供了新的思路。
(2)利用Crispr/Cas9技术、番茄遗传转化体系和植株嫁接技术证实光信号因子HY5蛋白是可移动蛋白,能够长距离极性运输,是光信号系统调控的核心元件。
(3)光信号因子HY5同样具备转录调控功能,通过转录调控SLs合成基因CCD7、CCD8、MAX1促进SLs合成,通过转录调控脂肪酸合成基因FatMc促进C16脂肪酸的合成,由此促进番茄菌根共生。
(4)明确了低磷下红光通过phyB-HY5-SLs系统信号通路促进番茄菌根共生的分子机制,有效提高植株磷含量,减少水肥的使用。
【作者风采】
优博论文三
【论文题目】
基于苦苣菜黄网病毒载体的无转基因CRISPR/Cas9递送系统的建立及应用
【英文题目】
Development of Sonchus yellow net virus-based delivery of CRISPR/Cas9 for DNA-free plant genome editing
【作者】
马晓楠
【专业】
植物保护
【导师】
李正和
【论文概述】
CRISPR/Cas9基因组编辑技术已成为生命科学领域的颠覆性工具,植物基因组编辑通常依赖于转基因的方式将CRISPR/Cas9核酸酶导入受体植物细胞,通过组织培养再生获得靶基因位点发生稳定遗传修饰的植株。尽管插入的外源基因可通过自交或者回交手段,从编辑后代植株染色体中分离去除,但该过程仍然费时费力,尤其是对于一些倍性复杂、育种周期长或无性繁殖的植物更是如此;此外,转化过程可能造成植物基因组和表观组发生非预期的改变。因此,有必要开发出无需转化的CRISPR/Cas9递送方法,建立起DNA-free的植物基因组编辑。病毒载体系统是外源基因体内递送和瞬时表达的理想工具,但CRISPR/Cas9核酸酶基因较大的分子量,远超出了已知的DNA病毒载体及正义RNA病毒载体的包容极限,本课题组前期实现了植物负链RNA弹状病毒遗传操作技术的突破,并发现该类载体具有良好的外源片段承载能力,在此基础上,本论文研究发现,该弹状病毒载体可同时递送sgRNA及Cas9至植物细胞,并产生高达90%的靶向编辑;当借助植物内源tRNA加工机器时,可实现多靶标同时编辑,且编辑效率与单靶标载体相当;通过对病毒侵染的叶片组织进行组培再生,发现93%的再生植株中携带靶向编辑,且产生的编辑可在后代中稳定遗传。由于RNA病毒复制过程不涉及DNA阶段,病毒基因组无法整合到寄主植株染色体,因而编辑植株不含有外源DNA片段,实现了DNA-free的植物基因组编辑。
图:利用弹状病毒载体递送CRISPR/Cas9核酸酶实现DNA-free植物基因组编辑
【论文主要创新点】
该研究提供了一种不依赖于遗传转化、无需分离特定的受体细胞或组织、通过简单易行的病毒侵染过程,在植株个体水平递送CRISPR/Cas9核酸酶进行高效基因组编辑的新方法,为作物DNA-free基因组编辑提供了新的思路。在病毒学领域,研究结果揭示了弹状病毒独特的生物学特性,发展了病毒载体新的应用方向。
【作者风采】
优博论文四
【论文题目】
小环腹瘿蜂属寄生蜂调控寄主行为与避免过寄生的分子机制
【英文题目】
The study on molecular mechanisms of Leptopilina wasps manipulating host behavior to avoid superparasitism
【作者】
陈佳妮
【专业】
植物保护
【导师】
黄健华
【论文概述】
小环腹瘿蜂属Leptopilina寄生蜂是浆果类水果害虫的重要天敌昆虫,具有明显的避免
过寄生特征。本论文以这类寄生蜂为对象,研究寄生蜂避免过寄生的分子机制。结果如下:(1)小环腹瘿蜂的寄生可引起寄主产生逃逸行为。而这种行为有助于寄生蜂区分已寄生和未寄生的寄主,是一种避免种内竞争的策略;(2)在寄生蜂的毒液中鉴定出一类含RhoGAP结构域的蛋白,证实它们负责寄生后寄主害虫的逃逸行为,并将这类毒液基因命名为EsGAP;(3)发现EsGAP基因编码的毒液蛋白能直接引起寄主害虫中枢神经系统内的活性氧水平升高,激发寄主出现逃逸以避免重复产卵,从而提高寄生效率;(4)通过追溯EsGAP基因的起源和演化历程,发现RhoGAP结构域在真核生物基因中广泛存在,并在小环腹瘿蜂属寄生蜂中存在大量的复制事件,其中有一分支被毒腺器官招募并最终特化成毒液基因,获得调控寄主行为的新功能。
图:小环腹瘿蜂调控寄主行为的作用模型
【论文主要创新点】
寄生蜂是自然界中农业害虫种群数量有效控制的纯天然作用因子。营单寄生习性的寄生蜂每次寄生时只产一粒卵,且同一寄主上仅有一头寄生蜂子代成功发育并羽化。寄主体内的过寄生(子代数量过多)会引起严重的相互竞争现象,最终导致寄生蜂后代的大量死亡。因此,过寄生现象对于寄生蜂而言,是一种后代资源的浪费;对于农业生产而言,会导致害虫控制效率的下降,引起农产品的减收。在寄生体系中,过寄生和避免过寄生的策略是最受关注的科学问题,但分子机制尚不明确。本论文的主要创新点如下:(1)鉴定了小环腹瘿蜂属寄生蜂的毒液蛋白组分,并发现一类毒腺特异表达的新基因EsGAP参与调控寄主行为;(2)分析了EsGAP基因的进化历程,其“复制与招募”的策略为寄生蜂毒液的起源提供了全新的证据;(3)阐明了一种由寄生蜂通过调控寄主行为避免过寄生的分子机制,并提出这种寄生策略有助于推动寄生蜂种群分化的新理论。
【作者风采】
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