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中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组在黑麦着丝粒研究中取得新进展（图）
韩方普 真核生物 蛋白
2024/4/22
着丝粒是真核生物染色体的重要结构，其功能异常通常会导致细胞分裂时染色体无法正确分离，进而影响植物的生长和发育。着丝粒的显著特征之一是其核小体含有H3组蛋白变体CENH3。2024年来，通过对CENH3的编辑，已成功在拟南芥、玉米和小麦等植物上实现了单倍体诱导，揭示了在植物育种中着丝粒研究的潜在价值和重要性。此外，着丝粒也是人工合成染色体不可或缺的组成部分。因此，对着丝粒结构和功能的深入解析不仅是染...
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组在小麦多倍体研究中取得新进展（图）
韩方普 小麦多倍体 植物基因
2024/2/28
多倍化事件在植物界普遍存在，它主要是由物种间的全基因组加倍或杂交产生。多倍化被认为是植物物种多样性的主要驱动力，在植物基因组进化中具有重要意义。普通小麦(Triticum aestivum)的基因组由三个亚基因组(A, B和D)组成，其基因组的形成涉及三个祖先种的两次远缘杂交和异源多倍化过程，是研究染色体多倍化进程的重要模式材料。然而小麦的基因组巨大，且重复序列含量丰富，为小麦的研究带来了巨大的困...
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组在小麦遗传育种及着丝粒研究中取得新进展（图）
韩方普 小麦遗传育种 基因
2023/11/21
小麦与黑麦的杂交工作始于19世纪70年代，小黑麦结合了小麦的高产、优质和黑麦的优点，育种家和遗传学家看到小黑麦的优良性状，一百多年来，一直进行小麦与小黑麦的回交、自交来进行新品种选育。小麦-黑麦1RS.1BL易位系是小麦1B染色体短臂被黑麦1R染色体短臂取代形成的整臂易位系。由黑麦和小麦远缘杂交产生的1RS.1BL易位系，是外源染色体应用于小麦育种最成功的例子，能显著提高小麦的抗病性和产量，为保障...
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组长期从事植物着丝粒生物学研究。研究组围绕着丝粒序列组成及进化机制，着丝粒染色质形成和失活机制，着丝粒-动粒调控染色体分离机制这三个着丝粒领域重要的科学问题开展研究，取得了一系列进展[PNAS(2013,2015,2021,2022,2023), Plant Cell(2013a,2013b,2019,2020a,2020b), Genome Resear...
普通小麦的形成经历两次远缘杂交和自然加倍过程，染色体组分别为A组（乌拉尔图小麦）、B组（未知Sitopsis组物种）和D组（粗山羊草）。而作为六倍体小麦进化另一个分支的茹科夫斯基小麦T. zhukovskyi（2n = 6x = 42; GGAuAuAmAm）是异源同源多倍体，其形成也经历两次杂交和加倍事件，乌拉尔图小麦和另一种尚未确定的山羊草属植物（基因组为GG）发生天然杂交，形成了野生的提莫非...
韩方普研究组在小麦远缘杂交及抗赤霉病育种中取得新进展（图）
赤霉病 小麦 黑麦 病原菌毒素
2023/4/18
赤霉病是小麦生产上的三大病害之一，主要是由禾谷镰刀菌侵染花期的穗子引起的。小麦感染赤霉病后，不仅导致籽粒产量上的损失，而且病原菌毒素的积累还会影响籽粒的食用和加工品质。虽然“一喷三防”技术能显著降低赤霉病发生频率，但喷施农药既污染环境又浪费人力物力。因此，培育和利用抗赤霉病小麦品种是最为经济有效且环保的措施。然而，目前小麦抗赤霉病育种最为“卡脖子”的问题是缺少理想的新抗源。来源于小麦的抗赤霉病主效...
小麦赤霉病为全球小麦生产上常发的重要病害之一，由禾谷镰刀菌等多种镰刀菌属真菌侵染开花期的穗子造成，不仅对产量造成严重损失，而且脱氧雪腐镰刀烯醇等真菌毒素的积累还会影响小麦品质及威胁人类健康。目前我国防治小麦赤霉病主要依靠初花期打药来降低赤霉病发病。小麦抗赤霉病新品种选育并持续进行新抗病基因发掘，是最有效的防控途径之一，但长期以来缺少抗性材料和理想的抗病基因资源，目前仅Fhb1基因被较为广泛地应用于...
植物着丝粒含有大量重复序列，这些重复序列的组成和排布在着丝粒结构和功能中的作用是着丝粒研究领域的难点和热点，着丝粒也是基因组测序组装最难完成的染色体区域。近年来，人类、拟南芥、水稻等染色体着丝粒的组装，给麦类着丝粒的序列组成及功能研究带来希望。如何精细进行植物着丝粒的序列和功能解析是我们的长期研究目标。
高等开花植物70%左右是多倍体，多倍体在我们日常生活中非常普遍，人类的主要食物面包就是异源多倍体小麦的加工产品，我们经常吃的无籽西瓜、香蕉、草莓等也都是多倍体。
小麦秆锈病是由禾柄锈菌引起的一种真菌性病害，严重影响小麦的产量和品质。1998年，科学家在非洲乌干达发现了破坏农作物的变种秆锈菌Ug99，该小种不断突变产生毒力谱更宽的新菌系，迅速向世界其它国家蔓延与爆发，对世界粮食生产造成了严重威胁。因此，急需发现新的抗源，创制新的抗病材料，来防止这种破坏性病原菌的爆发及流行。黑麦是小麦的近缘种之一，天然异花授粉，携带丰富的遗传变异，是小麦改良的重要遗传资源。小...
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组在植物着丝粒研究中取得新进展（图）
着丝粒 染色体 定位
2021/7/15
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组长期从事植物染色体生物学的研究。前期在玉米着丝粒区特异反转座子CRM1中鉴定到了3类环状 RNA。功能研究发现CRM1来源的环状RNA通过R-loop结构结合在着丝粒区域，来调节染色质构象，从而影响着丝粒区特异组蛋白CENH3定位。(Liu etal 2020.PLOS Biology)。
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组利用玉米为材料，利用着丝粒特异表观标记CENH3-RIP技术建立玉米着丝粒RNA文库并通过高通量测序以及克隆筛选等方法，意外发现来自玉米着丝粒特异反转座子序列CRM1通过反式剪切（Back splicing）的方式产生环RNA（图1）。研究人员进一步通过分子生物学（Divergent primers PCR、Northern等）、基因组学和生物影像观察（...
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组利用玉米CENH3 Mu突变体及YFP-CENH3转基因材料，初步进行玉米CENH3核小体loading的研究。意外得到在6号染色体上的YFP-CENH3转基因材料，玉米CENH3基因也在6号染色体上，通过杂交选育获得6号染色体含有Mutator插入CENH3基因及YFP-CENH3基因的植株，这样为进一步研究CENH3核小体的功能提供新的好材料。因为M...
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普实验室在玉米减数分裂研究上取得新进展
韩方普实验室 玉米 减数分裂
2013/10/26
减数分裂过程中配对的同源染色体是如何相互识别在植物的研究工作相对发表文章较少。虽然功能上是保守的，但不同物种的同源染色体配对起始及机制可能不同。
韩方普实验室长期从事植物减数分裂及着丝粒的表观遗传学研究，该研究组以玉米减数分裂突变体及含有双着丝粒染色体的植株为材料，发现着丝粒配对先于端粒的bouquet并在同源染色体配对其重要作用。同源染色体配对起重要作用的是着丝粒的活性而不是着丝粒的特异序列。...
中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普实验室在植物着丝粒表观遗传学研究取得新进展
着丝粒 表观遗传学 失活现象
2013/10/27
植物着丝粒含有大量的重复序列和反转座子，结构复杂并受表观遗传学调控。韩方普实验室长期从事植物着丝粒的表观遗传学研究，曾在植物中首次发现着丝粒的失活现象并初步分析失活着丝粒的调控机制。由于着丝粒的特殊表观遗传学调控机制，植物着丝粒的DNA序列暂不能直接用于植物人工染色体的构建。这也是植物人工染色体构建方法不同于人类等人工染色体的策略。为了更好的研究植物着丝粒的结构与功能，特别是着丝粒是如何形成的？该...