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植生生态所“植物次生代谢与抗虫”成果获2017年度上海市自然科学一等奖

2018年3月23日上午,上海科学技术奖励大会在友谊会堂举行,表彰为上海科技创新事业作出突出贡献的科技工作者。我所“植物次生代谢与抗虫”成果获得上海市自然科学一等奖,项目主要完成人为陈晓亚、毛颖波、洪高洁、于宗霞、王凌健。

该项目属植物分子生物学和农业生物技术领域。虫害严重影响农业生产和环境安全。经过长期协同进化,昆虫与植物形成了复杂的互利互作和攻防关系,其中植物次生代谢物发挥了重要作用。项目以棉花-棉铃虫为模式,研究植物代谢和昆虫适应机制,发展新一代抗虫技术,取得以下创新成果。

1、解析了棉酚生物合成途径和次生代谢调控机制。项目组系统开展棉酚生物合成途径研究,克隆了法尼基二磷酸合酶、杜松烯合酶和杜松烯羟化酶,催化三步连续的关键反应。为提高棉籽利用价值,创制了种子特异低酚转基因棉花,为育种提供了种质资源。利用棉酚途径分泌型漆酶治理土壤污染,提出的植物体外修复策略被Nature Biotechnology称为“脱毒分泌物”。研究了WRKY、MYC、SPL等转录因子对棉酚、青蒿素等倍半萜成分生物合成的调控,阐明了防御激素茉莉素和发育因子共同调控次生代谢的分子机理。

2、 提出了次生代谢物诱导昆虫农药抗性发展的新观点。植物合成次生代谢物抵御昆虫,但昆虫不只是被动解毒。发现棉酚既抑制棉铃虫生长又诱导其解毒基因表达,导致昆虫解毒能力提高,进而提出可诱导的解毒基因是害虫抗药性发展的重要分子基础。

3、发明了植物介导的RNA干扰抗虫技术,即在植物中表达昆虫基因的双链RNA,有效、专一地抑制昆虫生长。该技术被Nature誉为“RNA干扰杀虫剂”,得到广泛应用并实现了成果转化。以此技术为基础的抗虫玉米和棉花产业化形势明朗。

该项目获国内外发明专利授权17项,发表论文40余篇,包括Nature Biotechnology、Plant Cell等重要刊物,获得高度评价和正面引用,其中8篇代表作SCI他引965次,单篇最高SCI他引401次。在植物科学和生物技术领域取得重要国际影响和学术地位,促进了我国植物代谢等学科和抗虫生物技术的发展。

上海市科学技术奖由上海市人民政府设立,重点奖励科学发现和技术发明原始性创新、促进经济发展方式转变和培育战略性产业、促进城市安全、健康生态发展和推进区县创新能力和经济发展的重大科技成果。




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