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张献龙
作者:夏添审核:周雄编辑:夏添发布时间:2023-12-09

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个人简介

张献龙,男,19633月生,河南省驻马店市上蔡县人,4688梅美高官方网站教授、博士生导师。1984年4688梅美高官方网站农学系毕业,1987年和1990年分别从4688梅美高官方网站获得作物遗传育种专业的硕士和博士学位。202311月当选中国工程院院士。现任国际棉花基因组计划(ICGI)主席,中国作物学会棉花专业委员会会长,新疆农科院特聘首席研究员,国家棉花生物育种产业创新联盟首席科学家,全棉时代水刺棉生物育种研究院首席。曾任国家农作物品种审定委员会委员(2012-2017)及副主任(2017-2022),中国农学会棉花分会副理事长(2002-2022),作物遗传改良国家重点实验室副主任(2002-2022)。长期致力于棉花生物工程与育种研究,30多年来,率先绘制陆地棉和海岛棉高质量参考基因组,系统鉴定优质、抗性等关键遗传位点,推动基因组选择育种;创建棉花体细胞杂交和植株再生技术,突破远缘杂交不亲和障碍,开辟了资源创制新途径;建立起包括遗传转化、基因编辑和分子标记辅助选择技术,形成一整套棉花生物技术育种体系,有效提升了我国棉花育种效率。利用生物育种新技术,培育出高产、优质、多抗的棉花品种25个,其中国审品种6个,较好解决了我国棉花品种高产与优质、高产与抗性的矛盾,支撑了长江流域棉花生产。培育了‘华棉702’等4个优质、多抗机采棉,解决了育种中多种抗性聚合的难题,在新疆推广应用。获国家科技进步二等奖1项,省部级科技一等奖7项。相关成果在Nature Genetics、Nature Plants、Plant Cell等影响因子大于10的国际学术期刊发表论文66篇,居棉花领域世界第一,H指数 73。2014年以来连续入选“中国高被引学者”,2020年以来连续入选“全球高被引科学家”,引领世界棉花细胞工程和基因工程发展。

主要研究内容及成果:

一、率先绘制陆地棉和海岛棉参考基因组,解析棉花遗传资源的演化规律,为开展精准设计育种提供“路标”

国际上首次发布陆地棉和海岛棉的高质量参考基因组,发现两个亚基因组存在不对称驯化选择并影响纤维品质形成,鉴定到5700多个驯化改良过程中丢失的基因类型,揭示了棉花种质与育种演化规律,入选“2017年中国农业科学重大进展Nature Genetics, 2017)、“2019年中国百篇最具影响国际学术论文Nature Genetics, 2019);构建首个覆盖所有二倍体基因组类型的棉属泛基因组,解析了棉花纤维“从无到有”演化的遗传基。乜砹耸视谟值幕蜃试矗Nature Genetics, 2022);解析了棉花纤维发育的动态遗传调控网络,发掘了1200多个纤维品质相关的亚基因组同源基因,解锁了亚基因组同源基因用于纤维品质改良的潜力(Nature Genetics,2023)。功能基因组研究鉴定优质、抗病、耐高温干旱等功能基因50多个,在公开发表的在棉花体内验证功能基因论文数量中位于前列。功能基因发掘和高质量多层次基因组研究为设计育种提供了“路标”。

二、突破野生棉和栽培棉体细胞杂交技术,创新棉花转基因和基因编辑技术体系,引领世界棉花细胞工程和基因工程发展

率先建立野生棉原生质体再生技术,首次获得野生棉与栽培棉体细胞杂种,创制出多类型新材料。发掘并创制了高效再生陆地棉材料YZ1Jin668,使转基因周期由12个月缩短至6个月,效率从30%提升到90%,被国内外60多家研究机构使用,突破依赖美国珂字棉为转化受体的研究格局。开发创新棉花CRISPR/Cas9、12a/b、转录激活等基因编辑系统,基因编辑载体被全球90%的棉花研究机构采用,引领世界棉花生物育种技术发展。编辑了1000多个棉花关键基因,建立优质、抗病、耐高温、抗旱、抗虫等相关基因的突变体库。建成包括棉花遗传工程和基于基因组的分子育种技术体系,推动多性状同步改良;GhLac13个抗病、优质转基因系获批环境释放;利用基因编辑快速获得优质、耐高温等品系,使育种周期从传统6~8年缩短至2~4年,显著提高育种效率。

三、资源创新驱动品种创新,实现高产与优质协同改良,为长江流域棉花生产不断提供新品种

长江流域棉区是我国三大棉区之一,上世纪90年代前,育种以解决棉花短缺为目标,育成品种产量高但品质不优,纤维基本是级或级外品质。为实现高产与优质协同改良,以资源创新驱动品种创新,通过远缘杂交创造新材料500多份;开发SSR标记6300多个,标记辅助构建陆地棉背景的海岛棉、达尔文棉等导入系2361个,鉴定出优质、抗病、耐高温等新材料200多份。将远缘杂交创造的优质材料与高产骨干品种构建聚合杂交育种群体,结合分子标记划成优质和高产两个类群,根据类群间遗传差异配置杂交组合,使杂交棉配组效率大幅提升。2009年培育出国审品种‘华杂棉H318’,比对照增产10.5%,优质级,综合抗性强,量化指标得分第一。用鉴定到的35个优质QTL22个优质基因的功能标记将高产骨干亲本B11、4-5等改造成优质亲本,促进了后续高产优质品种的选育。标记辅助将海岛棉优质基因导入陆地棉骨干亲本,2020年培育出国审品种‘华杂棉H116’,比对照增产12.9%,优质II级,纺纱指数第一。2022年国审的特早熟品种‘华棉2270’,生育期仅100天,比对照增产14.0%,优质级,为长江流域麦/油后直播棉花种植模式提供了品种支撑。2005年以来,为长江流域培育国审品种5个,省审品种19个,保障了长江流域棉花种源需求。‘华杂棉H318’是农业农村部公布的长江流域主推品种、2023年全国两个棉花主导品种之一、长江流域阵型品种中唯一骨干型品种。

四、服务棉花主产区生产重大需求,聚合优质与多抗基因,为新疆棉花生产培育优质多抗新品种

2010年以来,我国棉花生产逐步向新疆转移。新疆棉区枯、黄萎病和高温干旱:ρ现,培育多抗品种是新疆棉区的迫切需求。首次克隆了陆地棉抗枯萎病主效基因Fov7,开发出抗枯萎病快速鉴定技术,鉴定并发表11个棉花抗黄萎病关键基因并转化为标记,解决了棉花抗病育种无标记可用的难题,筛选出抗病材料37份。创建了棉花耐高温和抗旱表型高通量鉴定技术,克隆了10个耐高温和8个抗旱关键基因,开发出4个耐高温和9个抗旱分子标记。筛选出44份耐高温和15份抗旱棉花种质。用优质、耐高温和抗旱分子标记对育种群体进行选择,育成适合新疆种植的国审品种‘华棉702’,比对照增产7.3%,优质级,抗枯萎、耐黄萎、耐高温、抗旱,实现了产量、品质和抗性的协同改良。1000余份优质、多抗材料被新疆农科院、农垦科学院、新疆农业科学院等单位引进,培育出10个多抗机采棉品种并大面积推广。受聘新疆农科院特聘首席研究员,面向新疆育成(含合作)棉花新品种4个,其中国审品种3个;为新疆培养了12名博士并成为新疆棉花科技骨干;带领的棉花团队中8名教师入选“天池英才”等计划。资源创制、品种培育和人才培养在新疆棉花产业高质量发展中发挥了作用。

主要获奖情况:

1. 2004年,获武汉市新长征突击手称号

2. 2004年,获全国优秀教师称号

3. 2004年,获湖北省政府专项津贴

4. 2004年,湖北省科技进步奖一等奖(排名1

5. 2005年,获第四届大北农科技促进奖(排名1

6. 2005年,获国家教学成果一等奖(排名3

7. 2005年,获湖北省教学成果特等奖(排名3

8. 2006年,获国家教学名师奖

9. 2008年,入选新世纪百千万人才工程国家级人选

10. 2008年,获湖北省第四届优秀科技工作者称号

11. 2008年,全国优秀百篇博士论文指导奖

12. 2008年,湖北省科技发明奖二等奖(排名1

13. 2010年,获国务院政府特贴

14. 2012年,高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学二等奖(排名1

15. 2012年,湖北省科技进步奖一等奖(排名1

16. 2013年,入选首批国家领军人才支持计划国家百千万工程领军人才

17. 2013年,国家科技进步奖二等奖(排名1

18. 2014年,获湖北十佳师德标兵称号

19. 2015年,获湖北省五一劳动奖章

20. 2016年,获得全国优秀科技工作者称号

21. 2017年,获得全国创新争先奖状

22. 2019年,获何梁何利基金科学与技术奖

23. 2020年,获湖北省自然科学奖一等奖(排名1

24. 2020年,获教育部自然科学奖一等奖(排名1

25. 2021年,获神农中华创新团队奖(排名1

26. 2022年,大北农科技奖一等奖(排名1

27. 2023年,新疆生产建设兵团科技进步奖一等奖(排名1



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