团队名称：植物生殖与单倍体育种团队

团队负责人：

李靖，教授，博士生导师，浙江大学学士，硕士，新加坡国立大学博士，先后就职于浙江大学，新加坡淡马锡实验室，奥地利孟德尔研究所，华中农业大学。

研究方向：植物生殖和单倍体育种

致力植物生殖基础理论研究及其应用转化，揭示生命体精密复制，繁殖的奥秘，力争推动现代种业技术革命

一、基础研究：植物生殖机理

· 胚乳发育协调机制：胚乳作为植物特有组织，不仅是人类主要能量来源，更类似哺乳动物胎盘，在种子早期发育中协调母体组织与胚胎发育。针对胚乳研究的技术瓶颈（被母体组织层层包裹、早期多核体状态难以分离纯化），我们开发了一系列创新技术方法，显著降低了早期胚乳发育研究难度。

· 亲本基因组互作机制：植物种子发育是父本、母本基因组间精密协调与竞争的结果。由于基因的自私效应，父本倾向于促进种子生长获取竞争优势，而母本则需抑制这种效应以保证自身资源分配。这些相互作用主要通过印记基因表达等表观遗传调控机制发挥作用。我们深入研究这些机制如何响应环境和营养条件，并与种子内在的遗传通路整合，以调节种子的正常生长和发育。

以拟南芥这一"植物界的果蝇"为模式生物，研究父母本基因组不平衡导致的种子大小变化调控机理。单倍体种子的形成是父母本基因组不平衡的极端状况，其产物——单倍体对于作物育种和基础研究都具有重大价值。

二、应用研究：单倍体诱导技术

单倍体诱导技术是植物生殖研究的重要前沿应用方向，也是现代种业的关键共性技术。单倍体诱导技术快速便捷，尤其是其可以有机的整合传统和现代育种进程，显著提升育种效率，可将育种周期缩短数年甚至数十年，但当前面临诸多技术难题：

· 单倍体形成机理研究：单倍体形成主要分为孤雌诱导和基因组清除两类。基因组清除因其展示性的父母本基因组同时存在的情况，使其可以巧妙的和CRISPR（HiEDIT）等技术结合显著提升基因组编辑应用范围和效率。基于CENH3的诱导系更是因为既可以诱导母本单倍体又可以诱导父本单倍体，使其可以应用于快速核质互换，如一步法创制不育系，因此更具独特的产业价值。CENH3高度保守，是维持细胞分裂时染色体精密分离的核心蛋白，但其如何调控染色体分离的精确机制仍十分缺乏。团队通过结合正向和反向遗传学克隆多个可以调控CENH3和着丝粒功能的关键基因，目前正在进行机制解析。

· 单倍体诱导技术瓶颈攻克：现有单倍体诱导系统普遍存在效率低下、育性差、瘪种率高等问题。我们鉴定发现的单倍体诱导相关的关键基因，将为解决这些产业应用瓶颈提供全新的遗传资源和思路。

我们的阶段性研究成果已于2023年4月在《自然·植物》上发表，并成功获得国家发明专利授权，被科技日报等媒体广泛报道，为在更广泛的作物中创制高效单倍体诱导系提供了新视角。

代表性成果

Wang, Z., Chen, M., Yang, H., Hu, Z., Yu, Y., Xu, H., Yan, S., Yi, K., and Li, J. (2023). A simple and highly efficient strategy to induce both paternal and maternal haploids through temperature manipulation. Nat. Plants 9:699–705.

Yang, K., Tang, Y., Li, Y., Guo, W., Hu, Z., Wang, X., Berger, F., and Li, J. (2024). Two imprinted genes primed by DME in the central cell and activated by WRKY10 in the endosperm. J. Genet. Genomics Advance Access published April 2024, doi:10.1016/j.jgg.2024.04.003.

Xi, X., Hu, Z., Nie, X., Meng, M., Xu, H., and Li, J. (2021). Cross Inhibition of MPK10 and WRKY10 Participating in the Growth of Endosperm in Arabidopsis thaliana. Front. Plant Sci. 12.

Yu, Y., Zhu, R., Xu, H., Enugutti, B., Schneitz, K., Wang, X., and Li, J. (2024). Twin embryos in arabidopsis thaliana KATANIN 1 mutants. Plants 13:1824.

Li, J. (2017). Endosperm Differentiation. In Encyclopedia of Applied Plant Sciences (Second Edition) (ed. Thomas, B.), Murray, B. G.), and Murphy, D. J.), pp. 497–503. Oxford: Academic Press.

Li, J., and Berger, F. (2012). Endosperm: food for humankind and fodder for scientific discoveries. New Phytol. 195:290–305.

Li, J. ^#(Co-1st), Zhu, S. ^#, Song, X., Shen, Y., Chen, H., Yu, J., Yi, K., Liu, Y., Karplus, V. J., Wu, P., et al. (2006). A Rice Glutamate Receptor–Like Gene Is Critical for the Division and Survival of Individual Cells in the Root Apical Meristem. Plant Cell 18:340–349.

Li, J., Nie, X., Tan, J. L. H., and Berger, F. (2013). Integration of epigenetic and genetic controls of seed size by cytokinin in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. 110:15479–15484.

Andreuzza, S^#., Li, J. ^# (Co-1st), Guitton, A.-E., Faure, J.-E., Casanova, S., Park, J.-S., Choi, Y., Chen, Z., and Berger, F. (2010). DNA LIGASE I exerts a maternal effect on seed development in Arabidopsis thaliana. Development 137:73–81.

团队风采：