本课题组主要从事作物优异基因挖掘和功能解析的高通量方法开发、智能设计育种方法和平台的开发及系统生物学研究,主线是“挖掘优异变异->解析变异功能->智能设计育种”。发表论文90余篇,被引用超过9000次,H-index为48;作为通讯作者或第一作者在Nature Genetics、PNAS和Genome Biology等期刊发表研究论文20余篇,5篇入选1%高被引论文。获国家自然科学基金优秀青年科学基金资助,入选湖北省创新群体。主要贡献如下:
(1)开展了系列挖掘水稻种质资源优异遗传变异的研究。与合作者收集并测序533份全球微核水稻种质,建立了一个得到广泛使用的关联分析平台,利用该平台系统研究了水稻叶片代谢物和叶绿素含量变异的遗传基础(Nat Genet, 2014, 46: 714, 被Faculty of 1000推荐; Mol Plant, 2015, 8: 946)。通过群体遗传分析,鉴定了籼稻育种过程中的奠基者品种及受选择的单倍型,提出了一种基于受选择位点指数评估品种育种潜力的方法(PNAS, 2015, 112: E5411;被Nat Plants选为Research Highlight)。率先开展了水稻群体水平的"非必需基因组"研究,发掘了大量不存在于水稻参考基因组日本晴中的新序列,分析了其组成和形成机制并首次开展了基于泛基因组的关联分析研究(Genome Biol, 2015, 16: 187;被选为当期杂志的Research Highlight)。上述成果被相关研究领域广泛借鉴,总被引次数超过1000次。
(2)构建了首张水稻基因组序列变异的功能效应图谱,为快速鉴定功能变异位点提供了资源。通过深度学习方法整合多组学数据,构建了水稻中首张包含非编码区序列变异功能注释的序列变异效应图谱。该图谱包含超过600万变异位点的组织特异的功能效应信息,通过与全基因组关联分析的结果整合,可以帮助筛选、识别候选的功能性变异位点。由于功能注释独立于全基因组关联分析,该图谱可用于稀有优异变异的挖掘(Mol Plant, 2021, 14: 1584)。进一步,为帮助更多物种实现功能性变异位点的快速鉴定,构建了植物中首个基于深度学习模型预测基因组序列变异调控效应的网络服务PlantDeepSEA,为“从头”预测作物基因组调控元件与变异效应提供了工具(Nucleic Acids Res, 2021, 49: W523)。
(3)开发了系列基于群体转录组数据快速鉴定功能基因并高效解析其调控机制的方法。针对GWAS不能直接确定候选基因及后续调控机制研究效率低的瓶颈问题,提出了整合多模态数据快速鉴定关联分析候选基因的POCKET方法(Mol Plant, 2021, 14: 470,入选Mol Plant 2021年度最佳论文),基于网络重建鉴定关键转录因子和解析调控网络的方法(Genome Biol, 2022, 23: 233),及基于表达量的顺反组分分解的cis & trans-ECAS方法(Nat Commun, 2023, 14: 7501),并对水稻穗型性状和油菜籽粒含油量的遗传基础进行了系统解析,揭示了OsMADS17-SDT/mir156j调控水稻每穗颖花数、LEC1/FUS3-PMT6调控油菜籽粒含油量的新途径及其调控网络。这些研究为作物中高通量鉴定功能基因并高效解析其调控机制提供了方法引领。
(4)开发了多种高通量基因分型方法和平台。建立了基于Affymetrix芯片表达谱数据挖掘序列多态性的方法(Theor Appl Genet, 2009, 119:151)和基于新一代测序技术的低成本的群体基因分型方法(PNAS, 2010, 107:10578;被引用超过300次)。作为主要设计人员之一与中国种子集团合作开发了全球第一款水稻育种芯片和后续多款育种芯片,被《光明日报》评为2012年度"十大科技瞬间"之一(Plant Biotechnol J, 2014, 12:28; Mol Plant, 2014, 7:541),获得发明专利5项,在中种集团和伙伴单位得到广泛使用。
(5)建立了多个水稻生物信息学数据库。包括水稻表达谱数据库CREP(http://crep.ncpgr.cn, Plant J, 2010, 61:752,被引用超过300次)、水稻基因组序列变异数据库RiceVarMap(http://ricevarmap.ncpgr.cn, Nucleic Acids Res, 2015, 43: D1018,被引用超过200次)和水稻泛基因组序列数据库PanRice(http://panrice.ncpgr.cn),用户会话超过10万人次,促进了各种水稻组学数据的深度利用。
本课题组的研究方向兼顾基础与应用研究,欢迎生物、数学、物理和计算机相关专业的青年朋友加入(硕博生和博士后)。
工作经历
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华中农业大学
作物遗传改良国家重点实验室, 固定研究人员, 2010-07至现在
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华中农业大学
信息学院, 副教授, 2014-09至2017-12
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华中农业大学
生命科学技术学院, 副教授, 2012-12至2014-08
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华中农业大学
生命科学技术学院, 讲师, 2010-07至2012-12
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中南民族大学
计算中心, 技术员, 2003-07至2004-09
教育经历
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华中农业大学
基因组学, 博士, 2004-09至2010-06
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中南民族大学
生物技术, 学士, 1999-09至2003-06