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本研究所的前身水稻生理生态研究室建于上世纪60年代,2003年更名为农业生态研究所40多年来,在吴志强教授的带领下,经过几代人的努力已取得了丰硕的教学与科研成果,特别是近20多年来在现任所长、学科带头人林文雄教授的领导下,坚持以科研促进教学,以教学带动科研,深化科研与教学改革,提高人才培养质量,紧紧围绕现代农业生态学的热点问题开展深入而系统的工作,取得显著的工作成绩,本所的依托学业科----生态学于2003年获准设立博士学位授予点,2004年被评为省重点学科,本研究所现有教授8人,副教授4人,讲师(实验师)7人,助教1人,博士后4人,在读博、硕士50多人(国外2人)。该团队已被评为福建省优秀教学团队和科技创新团队,其研究平台农业生态安全与监控实验室被评为福建省重点开放实验室并获省部共建实验室建设项目的经费资助。多年来我们坚持科教结合,理农结合的指导思想和研究理念,已形成明显的区域特色和3个稳定的研究方向。

科研方向一、植物化感作用及其分子生态学

在国家自然科学基金,教育部高等学校博士学科点专项科研基金优先发展领域、博导类项目,福建省自然科学基金等的资助下,开展了化感水稻种质资源筛选、水稻化感作用的数量遗传性状(QTL)定位,水稻化感物质的分离与鉴定研究,获得了一批具有强抑草潜力的化感水稻品种,并鉴定了一系列的水稻酚酸类化感物质;在此基础上,应用转录组学和蛋白质组学的研究技术,分别研究了水稻化感作用形成、增强的基因、蛋白表达调控过程,以及化感作用对靶标稗草miRNA表达的影响,发掘重要功能基因,利用CRISPR/Cas9RNAi、基因过量表达等反向遗传学研究技术验证功能基因的调控作用。进一步从宏基因组学角度深入研究了水稻化感抑草作用的根际生物学过程,发现了水稻化感抑草过程作用的重要微生物,并开发以化感微生物和稻秆粉为配方的稻田绿色除草技术,研究成果经专家鉴定达到了国际先进水平,并获得福建省科学技术进步奖二等奖1项,出版专著1部。曾多次特邀参加国际学术会议作专题报道,受国内外同行密切关注,并获得亚洲化感作用研究杰出成就奖,第六届国际化感会议莱斯奖。

科研方向二、植物抗非生物胁迫及其分子生态学

在国家自然科学基金,教育部高等学校博士学科点专项科研基金博导类项目,福建省自然科学基金等的资助下,针对稻田土壤重金属污染日益严重,大气UV-B辐射开展了水稻抗重金属镉、砷,水稻抗UV-B辐射等非生物胁迫的QTL定位研究,并结合转录组学蛋白质组学的研究内容,比较抗性、敏感水稻的分子响应差异,揭示了水稻抗UV-B辐射及镉、砷污染行为的生理生化特性与分子响应机制,阐明了稻田土壤镉/砷污染生物修复的生理生化特性与分子机制,筛选出稻田土壤镉富集植物与土壤强效转化镉、砷污染的微生物,挖掘到了重要功能基因,利用RNAiOverexpression技术验证基因的功能并高抗转基因水稻,研究高抗水稻的信号转导及基因表达方式,明确了一些重要基因,如Lsi1在提高水稻抗重金属、UV-B辐射等非生物胁迫中的重要作用,为水稻等作物的分子改良提供了重要依据.

科研方向三、植物连作障碍形成的生态学机理及其防控策略研究

973计划前期研究专项基金、国家自然科学基金(青年、面上与重点)、农业部948项目,教育部博士点优先资助领域、教育部优秀青年基金、教育部博士点基金博导类项目,省自然科学重大项目及省科技重大专项等的连续资助下,针对药用植物(地黄、太子参等)、农作物(甘蔗、马铃薯)、经济作物(茶叶、烟草)等的连作障碍问题以及药用植物怀牛膝的连作促进效应、作物间套作增益效应等,运用高通量测序技术、定量蛋白质组学、抑制消减杂交技术、荧光定量PCR、气相/液相-质谱联用、HPLC以及组培技术等开展了较为系统的研究,在多个道地产区(河南、福建等)建立了野外定点观测站,已在化感自毒物质分离与鉴定、根际微生物群落结构与功能多样性、微生物互作网络、微生物群体效应/群体淬灭与植物病害、植物第二基因组学等研究上取得了重要进展,基于此,也通过有益微生物资源筛选、微生物菌肥优化配制、作物多样性栽培模式等对药用植物连作障碍的消减措施进行探索,已筛选出多种有效消减措施,经专家鉴定研究成果达到了国内同类研究的领先水平,部分成果达国际先进水平,已在国际知名期刊如Scientific ReportPLOS ONEBMC Plant Biology等发表多篇高水平SCI学术论文。曾作为特邀代表多次参加国内外高水平的学术会议,并作了专题报道,获得了与会代表的好评。近年来,我们还开展了作物间套种不同模式系统中土壤根际生物学过程与机制研究并取得阶段性成果,为建立根际生态调控技术奠定了理论基础。

科研方向四、作物高产高效形成的生理与分子生态研究

在国家自然科学基金、教育部骨干教师研究计划、博士点基金和农业部丰收计划等项目的连续资助下,以水稻为研究对象,运用遗传生理与分子生态的观点和方法,研究了水稻特别是杂交水稻高产形成的发育生理与遗传生态学机理,总结出旨在改善群体质量,克服不育胞质对杂交水稻质量形成的不良影响,以提高水稻分蘖成穗率为中心的壮秧、早发、节水、调肥的遗传生态栽培技术,同时针对我国农业劳动力短缺和生产成本增加导致双季稻区只种一季水稻及农业生产面源污染不断加剧的现状,研究了再生季高产稳产形成的机理,构建了相关的再生稻高产栽培技术体系。在上述研究的基础上,集成创新了水稻高产优质安全生产的栽培技术体系,并在生产上推广应用,取得了较好的经济、生态和社会效益,先后获得农业部丰收一等奖、省科技进步一等奖1项、二等奖2项。近年来,我们运用定量差异蛋白质组学等方法研究水稻杂种优势、水稻发育、再生稻萌发等过程的分子生态学过程,特别是运用定量差异蛋白质组学等方法研究了水稻灌浆过程源、库、流的分子生态学机制,取得重要研究进展,为我们构建分子栽培学的理论框架,研究分子调控的物化技术奠定了工作基础,受到国内同行的好评。

科研方向五、农业生态系统的健康管理

本研究方向在福建省科学重点专题和福建省发改委、财政厅、农委及农业厅项目的连续资助下,自上世纪80年代以来就福建省中亚热带农业生态系统成因与发展机制、福建省主要生态农业模式与循环经济建设与推广做了较为深入的研究,取得了较好的理论和应用成果,先后获得省科技进步三等奖2项,鉴定成果1 项,并在国内出版了第一部农业生态学教材。90年代后又相继出版了科研专著4部,进入21世纪以来,针对当前农业生产存在的问题,就农业生态系统健康管理与生态补偿机制作了较为深入的研究,特别是近年来结合培养硕士、博士生,就低碳农业、循环农业的发展机制与评价体系研究、生态补偿机制设计、农村生态环境保护、生态农业与生态旅游规划等方面取得了较好的研究成果,形成了具有明显区域特色的研究方向。

科研方向六、细菌耐药机制研究

由于抗生素的滥用与误用,细菌的耐药形势日益严重,不仅影响人类的生命健康,也对水产养殖业、畜牧业以及农业等各个领域产生了巨大的影响,造成了严重的经济损失。近年来,在2项国家自然科学基金和1项校杰出青年基金等项目的连续资助下,以水产养殖常见的致病菌为研究材料,采用定量蛋白质组学与分子生物学方法,对差异蛋白的耐药功能进行分析鉴定,新发现了一些耐药功能蛋白,并对其功能和调控机制进行了系统的研究,确认了外膜蛋白LamB是重要的细菌耐药负调蛋白,先后发表多篇SCI论文,取得重要研究进展。此外,还利用文库筛选策略,筛选细菌群体感应抑制物,为新型抗生素的研发提供靶点。以上研究为了解细菌耐药新机制和新型疫苗筛选提供了理论依据。