祝贺 | 分子植物卓越中心2项成果获上海科学技术奖一等奖

826日,2024年度上海市科学技术奖正式颁布。中国科学院分子植物科学卓越创新中心作为第一完成单位收获2项一等奖:由王二涛研究员领衔完成的“植物-微生物共生的机理”项目获2024年度上海市自然科学奖一等奖;由何祖华院士领衔完成的“广谱抗稻瘟病基因发掘与育种应用”项目获2024年度上海市科技进步奖一等奖。

植物-微生物共生的机理”项目简介

氮、磷等营养的高效利用是作物育种的主要目标之一。在作物减肥的条件下充分发挥植物根际微生物优势,高效获取土壤营养是绿色农业的关键。

本项目聚焦植物-微生物营养交换与调控,在共生信号的特异识别与演化、共生固氮的机制等方面取得系统性、原创性研究成果,引领了国际该领域研究的革新性发展。成果包括:1)建立丛枝菌根共生营养交换和调控的基本理论框架,发现菌根因子受体揭示植物-微生物互作信号识别新机制:创新性地发现脂肪酸是植物传递给丛枝菌根真菌的主要碳源,颠覆了菌根共生领域以“糖营养”为核心的传统碳源营养交换观点(Science,2017);发现SPX-PHR模块控制菌根共生中碳-磷营养交换的平衡,回答了菌根共生中植物“ 自我调节” 的重要科学问题(Cell, 2021封面);发现并命名菌根因子受体OsMYR1,并揭示OsMYR1-CERK1蛋白复合体起始菌根共生信号的分子机制(MolelcularPlant, 2019封面)。2阐明豆科植物根瘤器官发生与调控的分子基础与演化机制:发现SHR-SCR干细胞程序赋予豆科植物根皮层细胞有丝分裂的能力,回答了“为什么豆科植物能结瘤固氮”这个百年难题(Nature, 2021);解析DELLA整合钙离子感知复合体和下游转录因子复合体,调控根瘤发育的分子机制(NatureCommunications, 2016封面Featurearticle)。多项研究成果被认为是领域奠基性工作,其中3篇植物-微生物营养交换与调控的论文编入美国和中国教科书,3篇为封面论文,4篇论文入选ESI高被引论文,被引用共计1131次,其中他引为1044次,单篇最高573次,并被撰文评述、F1000Nature Plants等推荐。项目负责人获得首批新基石研究员、中国青年科技奖、CSPB杰出青年科学家奖、谈家桢生命科学创新奖、科学探索奖、中青年科技创新领军人才等多项奖励。

广谱抗稻瘟病基因发掘与育种应用”项目简介

稻瘟病是影响我国水稻生产最重要病害,是限制水稻高产稳产的重要因子。发掘广谱抗稻瘟病新基因,培育抗病品种,不仅是控制稻瘟病最经济有效的措施,也是作物育种的重大理论与技术难题。本项目团队围绕这个关键科学问题和育种重大需求,开展了15年的科技攻关,取得系列国际领先的突破性成果。

1.建立高效的稻瘟病抗性自然病圃鉴定技术,筛选广谱抗稻瘟病水稻资源,发掘广谱高抗稻瘟病基因,揭示广谱抗病与产量平衡调控新机制。经过多年多点鉴定,高效精准评价水稻种质资源的抗瘟性,筛选获得广谱高抗稻瘟病水稻种质12份,分离了广谱抗病基因Pigm等,阐明了表观遗传调控广谱抗病与产量平衡新机制。成果发表在国际顶尖期刊Science,是ESI高引论文,入选2017年度“中国生命科学十大进展”。

2.揭示了NLR受体与转录因子形成免疫复合体激发广谱抗病的转录调控机制,阐明了水稻广谱抗病与产量性状的协同调控网络。首次发现一类新植物转录因子家族PIBP1,与受体PigmR等互作转录激活下游防卫基因表达产生广谱抗病性,建立了NLR免疫受体调控广谱抗病的“抄近路“新模型。分离调控稻瘟病和白叶枯病抗性新基因ebr1,揭示了EBR1-OSBAG4模块协同调控作物抗病和产量性状的新机制。成果分别发表在著名期刊Molecular CellCell Host Microbe,为作物抗病改良提供理论基础和新靶标基因。

3.建立广谱抗稻瘟病分子育种技术体系,高效培育广谱抗稻瘟病新品种。本项目授权发明专利2件植物新品种权6件,国审品种21个,发表论文5篇。至2023年,累积推广面积4478.23万亩,增产稻谷11.77亿公斤,增收29.44亿元,减少农药等成本支出17.91亿元,取得了显著的经济与社会效益。经查新和第三方评价,在广谱抗稻瘟病基因分离及机制解析和抗稻瘟病品种培育等方面居国际领先水平。

近年来,上海持续加大基础研究投入,抢占前沿领域科技制高点,重大原创理论研究不断突破。在自然科学奖、技术发明奖和科技进步奖三大奖项中,自然科学奖成果数量不断提升。本年度191个获奖项目中,56项成果荣获自然科学奖,占比达29%,与2023年度23%相比有显著增加,也是自2006年设立自然科学奖以来的新高

获奖项目还推动科技创新与产业创新的深度融合,97项科技进步奖项目助力多个产业领域升级,其中关乎人们衣食住行的民生领域项目涉及交通运输、医学健康、农林食品、市政工程、文体科技、资源环境等57项,占比59%。高等级奖项成果均已取得显著的经济或社会效益。