作物营养与高产的生理和分子调控
课程编码：180209090101P3003H
英文名称：Physiological and Molecular Bases of Nutrition and High Yielding in Crops
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：宋献军等
教学目的要求
本课程是针对中国科学院大学现代农学院研究生的专业普及课。通过本课程的学习，使研究生掌握作物营养高效和产量构成要素改良的机制、原理和方法，增强学生面向国家粮食安全这一重大需求的责任感和使命感，提高其在科研实践中的学科交叉能力，拓展其研究思路。
预修课程
植物生理学、分子生物学和遗传学
大纲内容
第一章 作物重要农艺性状遗传与分子调控的基础理论 6学时 宋献军
第1节 涉及的遗传基本原理，以及常用分子标记技术和连锁图谱构建的基础理论
第2节 遗传作图群体的构建，主基因定位与克隆的原理与实践
第3节 数量性状位点的定位、克隆和功能研究，以及分子育种的相关理论
第二章 作物籽粒大小的遗传机理和分子调控网络的基础理论 6学时 宋献军
第1节 籽粒大小与作物产量和稻米品质决定
第2节 籽粒大小调控基因的克隆、分子基础的典型案例：GW2, TGW3和GW6a等
第3节 作物籽粒大小控制的遗传机理和基因网络的典型案例：分子模块HDR3-GW6a和TGW3-OsIAA10-OsARF4等
第三章 作物分蘖和穗粒数的遗传与分子调控的基础理论 3学时 宋献军
第1节 分蘖、穗粒数和作物产量决定
第2节 作物分蘖的分子调控机理的典型案例：MOC1和TAD1/TE等
第3节 穗粒数的遗传与分子调控机制的典型案例：DST和GN1a（OsCKX2）, 玉米的KRN2等
第四章 作物株型的遗传与分子调控基础 3学时 宋献军
第1节 株型性状与作物产量决定
第2节 作物株型（叶夹角）的遗传和分子调控机理的典型案例：玉米的UPA1和UPA2等
第3节 水稻理想株型的遗传机理的典型案例：IPA1和WRKY45等
第五章 光合产物运输与作物高产的关系 3学时 晁青
第1节 讲述光合产物在营养器官和生殖器官的分配、储存对玉米、水稻、小麦、大豆等重要农作物产量的影响；
第2节 讲述光合产物在不同农作物中的运输机制的研究进展。
第六章 氮、磷、钾等元素在作物体内的运输 3学时 晁青
第1节 讲述氮、磷、钾等元素在玉米、水稻、小麦、大豆等重要农作物的转运机制，分配和利用机制；
第2节 讲述重要通道蛋白的调控机制及研究进展；合理施肥和肥料的高效利用生理进展。
第七章 源、流、库的形成和调控机制与作物高产关系 3学时 晁青
第1节 讲述源器官和库器官的构成，光合同化物的合理分配，和高效运输机制；
第2节 讲述影响器官形成、物质运输的关键环境因子及调控措施；
第八章 光合作用的基本原理及最新进展 3学时 晁青
第1节 光合作用对于作物产量的影响；
第2节 光合作用器官叶片的发育；
第3节 光合作用的光反应、光信号和暗反应；
第4节 气孔对于CO2吸收的影响。
第九章 光呼吸和碳氮平衡在光合中的重要作用 1学时 晁青
第1节 光呼吸的原理、重要作用及人工合成；
第2节 作物中氮的固定及利用，C和N在光合作用中的互相协调及最新进展。
第十章 C3与C4作物的光合作用差异 3学时 晁青
第1节 C4作物的进化；
第2节 C3和C4植物结构和代谢途径的差异；
第3节 C3向 C4改造的最新进展。
第十一章 新方法、新技术在作物光合作用中的应用 1学时 晁青
第1节 作物群体光合作用的进展；
第2节 转基因方法、最新的测序技术及蛋白质组和翻译后修饰蛋白质组的进展及对于光合作用的推动。
第十二章 课堂讨论
第1节 课堂讨论1 2学时 宋献军
第2节 课堂讨论2 2学时 晁青
参考书
1、
Plant physiology and development
Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, Ian Max Mller, Angus Murphy
2015
Sinauer Associates, Inc.
2、
Biochemistry & Molecular Biology of Plants
Bob B. Buchanan, Wilhelm Gruissem and Russell L. Jones
2015
Wiley-Blackwell
课程教师信息
宋献军，博士，中国科学院植物研究所研究员，植物遗传与功能基因组学研究组组长，博士生导师，中国科学院大学教授。现担任西北植物学报和Molecular Breeding编委。主要从事植物种子大小和种子活力的遗传和分子调控机制解析，取得了重要创新性成果，以第一或通讯作者在Nature Genetics、PNAS、Cell Reports、Plant Cell、Molecular Plant等国际知名学术期刊上发表多篇研究论文，获得申请专利3项、授权专利2项。获得2009年度全国百篇优秀博士学位论文奖和2012年度国家自然科学二等奖各1项。团队研究获得国家自然科学基金面上项目、重大研究计划培育和集成项目、国家重点研发计划和科学院战略性先导专项等多项课题的资助。
晁青，博士，中国科学院植物研究所光生物学重点实验室副研究员。2009年获得中国农业大学作物遗传育种学博士学位。2011年博士后出站进入中国科学院植物研究所工作。主要研究方向为植物光合碳氮代谢和维管发育研究。已发表SCI论文20多篇，其中以第一作者、共同第一作者和共同通讯作者在Nature Genetics, Plant Biotechnology Journal和 Plant Journal等杂志发表SCI论文8篇。其中一篇2015年发表在Nature genetics上的文章，目前已被引用300多次，奠定了玉米分子标记辅助育种的基础。主持自然基金面上项目2项，青年项目1项，主持重点研发项目和973项目子课题3项，作为任务负责人完成河南省联合基金重点项目1项，作为任务负责人参与先导A项目1项。2016年获得吉林省科技进步二等奖（第六完成人）。