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水稻抗病基因挖掘与利用 组长赵开军 - 中国农业科学院作物科学研究所


 



姓  名:赵开军     性 别: 男  
职  称:研究员    
联系电话:010-82105852      
电子邮箱:zhaokaijun@caas.cn       
个人网页:
课 题 组:水稻抗病分子生物学      
 

本人简介:

赵开军,研究员,博士生导师。1979年9月至1983年7月在四川农业大学农学专业本科学习;1983年9月至1986年7月在中国农科院研究生院作物遗传育种专业攻读硕士学位;1986年9月至1989年10月在中国农科院研究生院作物遗传育种专业攻读博士学位。1989年11月至1995年5月在中国农科院作物育种栽培研究所工作,先后担任助理研究员、副研究员;1995年6月至1998年11月在香港大学植物系从事博士后研究工作;1998年12月至1999年11月在中国农科院蔬菜花卉研究所工作,任副研究员;1999年12月至今在中国农业科学院作物科学研究所工作,任研究员,其间于2003年1月至2003年3月在香港中文大学生物系做访问教授;2003年10月至2006年9月兼任国际水稻研究所(IRRI)联络科学家及中国办事处主任。

研究方向:

植物遗传及抗病分子生物学。

主要贡献:

1.在国际上首先克隆到具双元几丁质结合域的新型几丁质酶基因BjCHI1及其多因子诱导型启动子BjC-P,揭示了BjCHI1的抗病虫功能及表达调控分子机理。
2.克隆了具有重大育种利用价值的水稻抗病基因Xa23。Xa23是来自我国普通野生稻,目前国际上抗谱最广、抗性最强的优异抗白叶枯病基因,对中国、菲律宾、日本、韩国、孟加拉及非洲的白叶枯病菌株均表现为全生育期的高度抗病。通过15年的不懈努力克隆了Xa23基因,成为中国第一个被克隆的executor抗病基因。
3.克隆了Xa23基因对应的病原菌无毒基因avrXa23,并系统研究了avrXa23与Xa23基因之间的互作关系,从而全面揭示了Xa23介导的广谱高抗水稻白叶枯病特性的分子机理。
4.发明简化的dTALE和TALENs装配技术。在克隆TALE编码基因avrXa23基础上,开发出dTALEs和TALENs构建的简化装配技术。
5.利用RNAi技术同时调控水稻株高和花粉育性,研制出“矮败水稻”系统。矮败水稻表现出矮秆性状与雄性不育性状同时出现,其接收外源植株花粉后能正常受精结实,且后代群体中50%植株表现出矮秆并花粉败育,另外50%植株表现出正常株高和花粉可育。因此,矮败水稻可实现自花授粉作物水稻的轮回选择,而且由于无需人工去雄,可节省越来越昂贵的人工,并大大提高杂交和选择效率。这些特征使矮败水稻具有“基因聚合器”的应用价值,再结合分子标记检测技术,可望构建成一套新的水稻高效品种分子设计育种技术体系。
6.在国内外学术期刊发表论文100余篇;申请发明专利8项,其中1项美国发明专利和6项中国发明专利已授权,转让发明专利2项;审定水稻新品种1个;培养博士生15名、硕士生14名(含联合培养研究生),其中包括外国来华留学生2名。

在研科研项目:

1.国家重点研发计划-“华南籼稻高产优质高效新品种选育”(子课题主持人)。
2.转基因生物新品种培育重大专项-“抗病转基因水稻新品种培育(子课题主持人)。
3.转基因生物新品种培育重大专项-“基于AvrXa23的TALENs表达载体构建及其在水稻基因组定点修饰中的应用”(主持人)。
4.国家自然基金-“富半胱氨酸受体蛋白激酶OsCRK1调控水稻白叶枯病抗性的机理” (参加)。
5.科技创新工程-作物生物信息学及应用(骨干)

主要论文和著作:

1. Mishra R and Zhao KJ*, Genome editing technologies and their applications in crop improvement, Plant Biotechnology Reports, 2018.
2. 王福军,赵开军,基因组编辑技术应用于作物遗传改良的进展与挑战,中国农业科学,2018,51(1):1-16.
3. 倪大虎,倪金龙,宋丰顺,李莉,王春连,赵开军,杨剑波, 抗病籼型水稻光温敏核不育系N632S的选育与应用, 杂交水稻,2017,32(5) : 13-15.
4. Ansari A, Wang CL, Wang J, Wang FJ, Liu PQ, Gao Y, Tang YC and Zhao KJ*, Engineered Dwarf Male-Sterile Rice: A Promising Genetic Tool for Facilitating Recurrent Selection in Rice. Frontiers in Plant Science, 2017, 8:2132. doi: 10.3389/fpls.2017.02132.
5. Cui H, Wang CL, Qin TF, Xu FF, Tang YC, Gao Y, Zhao KJ*, Promoter variants of Xa23 alleles affect bacterial blight resistance and evolutionary pattern. PLoS ONE. 2017, 12(10): e0185925.
6. 张明伟 徐飞飞 郝巍 王春连 赵开军,野生稻基因导入系w6023对白叶枯菌的抗谱及转录组差异表达基因分析。植物遗传资源学报, 2017,18(2):298-309.
7. Wang S, Lei C, Wang J, Ma J, Tang S, Wang C, Zhao K, Tian P, Zhang H, Qi C, Cheng Z, Zhang X, Guo X, Liu L, Wu C, Wan J., SPL33, encoding an eEF1A-like protein, negatively regulates cell death and defense responses in rice. Journal of Experimental Botany. 2017, 68(5): 899–913.
8. Ying Gao and Zhao KJ*. Molecular mechanism of BjCHI1-mediated plant defense against Botrytis cinerea infection. Plant Signaling and Behavior, 2017, 12(1): e1271859.
9. Wang FJ, Wang CL, Zheng CK, Qin TF, Gao Y, Liu PQ and Zhao KJ*. Creation of gene-specific rice mutants by AvrXa23-based TALENs. Journal of Integrative Agriculture. 2017, 16(2): 424–434.
10. Gao Y, Jia SW, Wang CL, Wang FJ, Wang FJ and Zhao KJ*, BjMYB1, a transcription factor implicated in plant defence through activating BjCHI1 chitinase expression by binding to a W-box-like element. Journal of Experimental Botany. 2016, 67(15):4647-58.
11. Wang FJ, Wang CL, Liu PQ, Lei CL, Hao W, Gao Y, Liu YG, Zhao KJ*,Enhanced Rice Blast Resistance by CRISPR/Cas9-Targeted Mutagenesis of the ERF Transcription Factor Gene OsERF922, PLoS ONE. 2016; 11(4): e0154027.
12. Dahu Ni, Fengshun Song, Jinlong Ni, Aifang Zhang, Chunlian Wang, Kaijun Zhao, Yachun Yang, Pengcheng Wei, Jianbo Yang, Li Li, Marker-assisted selection of two-line hybrid rice for disease resistance to rice blast and bacterial blight, Field Crops Research 2015, 184:1-8.
13. Wang CL, Zhang XP, Fan YL, Gao Y, Zhu QL, Zheng CK, Qin TF, Li YQ, Che JY, Zhang MW, Yang B, Liu YG, Zhao KJ*, XA23 is an executor R protein and confers broad-spectrum disease resistance in rice, Molecular Plant, 2015, 8:290-302.
14. 贾双伟 高 英 赵开军*,芥菜锌指蛋白转录因子基因Bj26的克隆与鉴定,作物学报,2014,40(7):1174 -1181。
15. Wang CL, Fan YL, Zheng CK, Qin TF, Zhang XP, Zhao KJ*. High-resolution genetic mapping of rice bacterial blight resistance gene Xa23. MGG. 2014, 289:745–753. DOI: 10.1007/s00438-014-0848-y.
16. Zheng CK, Wang CL, Zhang XP, Wang FJ, Qin TF, Zhao KJ*. The last half-repeat of transcription activator-like effector is dispensable and thereby TALE-based technology can be simplified. Mol Plant Pathol. 2014, 15(7), 690–697.
17. Wang CL, Qin TF, Yu HM, Zhang XP, Che JY, Gao Y, Zheng CK, Yang B*, Zhao KJ*. The broad bacterial blight resistance of rice line CBB23 is triggered by a novel transcription activator-like (TAL) effector of Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Mol Plant Pathol. 2014, 15(4):333-341. doi: 10.1111/mpp.12092.
18. Gao Y, Zan XL, Wu XF, Yao L, Chen YL, Jia SW, Zhao KJ, Identification of fungus-responsive cis-acting element in the promoter of Brassica juncea chitinase gene BjCHI1, Plant Science 2014,215-216:190-198.
19. Zhang XP, Wang CL, Zheng CK, Che JY, Li YQ, Zhao KJ*, HrcQ is necessary for Xanthomonas oryzae pv. oryzae HR-induction in non-host tobacco and pathogenicity in host rice. The Crop Journal, 2013, (12):143-150.
20. 李思未 罗桂花 乔 枫 王法军 赵开军 王春连,白叶枯病菌PX099对CBB23抗氧化酶活性和防御基因表达的影响,应用与环境生物学报 2013,19 ( 6 ) : 935-940。
21. 昝新丽, 高英, 陈玉玲, 赵开军, 病原菌诱导型启动子顺式作用元件及其互作的转录因子, 植物学报 Chinese Bulletin of Botany,2013, 48 (2): 219–229。

获得专利:

1.Mee Len Chye and Kai-Jun Zhao. Genetically modified plants with enhanced resistance to fungal disease and a method of production thereof. 美国,授权公告日:2005年10月18日;专利号:US6956147B2。
2.赵开军、吴雪峰、谢恩倍、王春连,分离自芥菜的诱导型启动子,中国,授权公告日:2009年10月14日;专利号:ZL 2006100649027.
3.赵开军、王坚、王春连、高英、刘丕庆,一种矮败水稻培育方法及其所用到的DNA, 中国,授权公告日:2012年11月21日,专利号:ZL 201110045310.1
4.赵开军、王春连、杨兵、高英、徐安毕、樊颖伦,激发水稻产生抗病反应的avrXa23蛋白及其编码基因,中国,授权公告日:2013年6月26日,专利号:ZL 201010256332.8
5.赵开军、王春连、樊颖伦,水稻抗病基因Xa23的分子标记与应用,中国,授权公告日:2015年7月22日,专利号:ZL 201310197351.1
6.赵开军、王春连、张晓平、樊颖伦、高英、秦腾飞, 植物抗病蛋白Xa23及其编码基因与应用, 中国,授权公告日:2015年6月24日,专利号:ZL201310198366.X。
7.赵开军、王春连、郑崇珂、张晓平、王福军、秦腾飞,一种构建TAL effector和TALENs的简化方法及质粒, 中国,授权公告日:2015年10月7日,专利号:ZL 201410032382.6
8.赵开军、高英、贾双伟,植物抗病蛋白BjMYB9及其编码基因和应用. 中国发明专利,申请号201510178057.5。

植物新品种权:

刘丕庆,于洁,赵开军,王春连,邓椋爻,林纬,罗小芬,韦善清,马文清,杨培忠,莫永生,杂交水稻恢复系R1652。申请日:2013年6月27日,申请号:20130562.1。 授权日:2017年3月1日。 品种权号CNA20130562.1.

审定品种:

博优1652,2010,广西农作物品种审定委员会,排名第3。


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