2011高校十大科技进展（生命科学）

　　

生物通报道：2011年度“中国高等学校十大科技进展”评选活动近日揭晓，此次入选“中国高等学校十大科技进展”的研究成果的高校为清华大学，华中农业大学，上海交通大学，四川大学，中国地质大学，西南大学等。

“中国高等学校十大科技进展”评选活动是教育部科技委于1998年开始创办的，至今已有多届，全国共有45所高校120个项目入选。如今，“中国高等学校十大科技进展”已成为高校科技界的品牌。“中国高等学校十大科技进展”的评选活动也成为促进高校科技工作者多出创新成果，展示高校科技工作的实力和水平，扩大高校科技工作在国际学术界影响的重要途径。

其中生物类包括：

1 正调控水稻种子大小、粒重和产量的GS5基因克隆与功能研究 何予卿 华中农业大学

经过近10年的研究，由华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室张启发院士领衔的水稻国家创新团队，成功的克隆了调控水稻粒重的数量性状基因GS5，相关论文已于12月1日正式发表于《自然-遗传学》杂志。

论文的第一作者李一博是该团队张启发与何予卿教授共同指导的博士研究生。种子大小是水稻非常重要的产量和外观品质性状，也是作物驯化和人工育种的重要性状之一。多年来，科学家们一直致力于寻找控制种子大小的关键基因，已克隆的GS3、GW2和qSW5粒形基因均与粒形呈负相关，即较高的基因表达水平，种子粒型反而是变小的。此次华中农业大学水稻团队克隆的GS5是一个种子大小的正调控因子，较高的GS5表达可能参与促进细胞周期循环，加快细胞循环进程，从而促进水稻颖壳细胞的横向分裂，进而增大颖壳的宽度，加快谷粒的充实和胚乳的生长速度，最终增大种子的大小并增加谷粒的重量和单株产量。研究表明，谷粒大的材料比谷粒小者含有较高GS5基因表达，大粒比小粒增宽8.7%、粒重增加7.0%、单株产量提高了7.4％。小粒到大粒的驯化是GS5启动子的自然变异的结果。因此，GS5在水稻人工驯化和育种过程中起到了重要作用，并对水稻种子大小的遗传多样性贡献很大。

该研究为作物高产育种提供了具有自主知识产权和重要应用前景的新基因，为阐明作物产量和种子发育的分子遗传调控机理提出了新见解。

2 AAA+分子机器的结构与功能 施一公 清华大学

生物大分子机器是指生物体内利用能量来完成纳米水平上生命活动的生物大分子复合物，在许多生命过程中发挥了重要的作用。它们的突变或调控异常往往和许多恶性疾病，如癌症、老年痴呆症等直接相关。随着人们对这些分子机器认识的加深，它们已经逐渐成为治疗相关疾病的潜在药物靶点。生物大分子机器结构组成复杂、分子量巨大，迄今为止，绝大多数生物大分子机器尚无原子分辨率的结构报导，严重影响人类对生命过程的了解和疾病的控制。

为了从分子水平上了解生物大分子机器参与生理过程的机制，清华大学结构生物学团队在施一公教授的带领下，从2007年起开始对生物大分子机器的分子结构进行开创性研究，首次于世界上独家报导了原核细胞蛋白酶体调节单元MecA-ClpC复合物的晶体结构，并利用生物化学、生物物理等手段对这个生物大分子机器的工作原理进行了详细的分析，初步揭示了蛋白质降解机器的分子机制填补了该领域的重大空白。这一工作发表于2011年3月的《自然》杂志。

值得一提的是，2010年4月施一公领导的研究团队还解析了另一个生物大分子机器——细胞凋亡小体Ced4的晶体结构，阐述了细胞凋亡小体Ced-4激活Ced-3的分子机理，该研究工作发表于2010年《细胞》杂志。

这些工作为我国及世界的生物大分子机器结构生物学研究做出了卓越贡献，其成果在国际生命科学研究领域获得了高度评价。

5 急性单核细胞白血病和甲状腺功能亢进医学基因组学研究获突破 陈赛娟 上海交通大学

急性单核细胞白血病（AML-M5）是一种临床进程凶险的白血病亚型，3年平均无病生存率仅为25％，且复发率高，目前亟需寻找特异性的生物学标志和治疗手段。由陈赛娟院士领衔的上海交通大学医学基因组学国家重点实验室对急性单核细胞白血病进行了全外显子组测序。该研究首次解读了急性单核细胞白血病的全外显子组序列；揭示了DNMT3A基因突变在该类白血病中的潜在致病作用，为疾病的预后预测提供了新的分子标志，同时也为个体化治疗提供了新的分子靶标；在机理上将肿瘤发生中的两种重要机制——基因突变和表观遗传学联系在一起，提示肿瘤的发病机制在本质上是“殊途同归”的，为白血病分子机制的探索开拓了又一新的道路。

此外，该实验室的研究人员还利用先进的全基因组关联分析技术（GWAS），鉴定了甲状腺功能亢进（甲亢，Graves病）的6个与Graves病相关联的风险位点，两个为该研究首先发现，其中一个由该实验室克隆并命名为GDRG6。他们还首次揭示了甲状腺刺激激素受体基因的多态性是导致甲亢药物治疗效果差异的原因。该项研究初步解开了甲亢发病机制的谜团，并为甲亢治疗方法的选择和预后的评估提供了重要的生物标志。上述两项研究成果均于2011年分别发表在国际著名学术期刊《自然—遗传学》上。

9 中国澄江化石库中发现节肢动物遗失的远祖 刘建妮 西北大学 柏林自由大学、柏林自然科学博物馆、中国地质大学（北京）

节肢动物门是动物界中数目最多、分异度最高的一个门类(占全部现生动物物种的80%以上),其起源研究构成了进化生物学中备受关注的一个重大论题。这一庞大类群到底起源于哪一类生物？现生动物学家曾提出过各种猜想，莫衷一是。古生物学家根据寒武纪时广泛出现的叶足动物化石推测，这些躯干和附肢皆不分节的蠕形动物很可能是形体复杂多样的节肢动物的祖先。然而，一直未能发现这两大类群之间关键的早期演化过渡类型的化石证据。节肢动物之所以称为节肢动物，就在于它们的附肢和躯干皆明显分节。那么，节肢动物的祖先在起源初期到底是附肢先分节还是躯干先分节？长期以来，这个问题一直是节肢动物起源谜团的争论焦点。

西北大学地质系青年教师刘建妮博士课题组通过对澄江化石库中叶足动物的系统研究，发现了一种叫做“仙掌滇虫”（因其外形酷似仙人掌而得名）的“进步型”叶足动物，其附肢首次呈现出与节肢动物分节附肢极为相似的‘关节’构造，然而却保持着柔软的未分节的蠕形躯干。无疑，这一事实表明，节肢动物附肢的分节明显早于躯干的分节。该突破性成果以封面文章的形式于2011年2月24日发表于国际顶尖学术杂志《自然》上，这一发现不仅首次初步破解了节肢动物起源与早期演化这一长期困扰学术界的科学难题，而且还对修正基因演化模型提供了非常有用的信息，得到国际学术界的广泛关注和引用。

10 高产优质转基因棉花取得重大突破 裴 炎 西南大学

棉花是最重要的天然纤维作物，中国是世界上最大的纺织品出口国和消费国。棉花生产在我国国民经济中占有十分重要的地位。但是，目前我国生产的棉花无论在产量上和纤维品质上已经不能满足市场的需要。与此同时，利用传统育种技术来大幅度提升棉花品种产量的空间已十分有限，而要实现产量与品质的同步改良，其难度更大。

西南大学生物技术中心课题组在研究植物激素与棉花纤维发育分子机理时，发现植物激素“生长素”在棉花纤维细胞突起中特异积累。根据这一观察结果，结合棉花纤维发育的特点，他们提出了通过转基因技术对生长素在棉花的分布进行精确的时空调控，进而提高棉花产量、改进纤维品质的设想。经过十余年的不懈努力，终于获得了产量显著提高、同时纤维细度得到明显改进的转基因棉花新材料。该研究的部分结果，今年发表在国际生物技术领域顶级期刊《自然—生物技术》上。国际同行对此给予高度评价，认为该研究首次实现了棉花产量与品质的同步改良，“展现了新一代转基因作物的光明前景”；是“模式植物基础研究与作物改良相结合的范例”。

国内多家育种单位的引种结果进一步证实，该转基因棉花增加产量、改进品质的效果显著而且稳定，其应用有望产生巨大的经济效益。业内专家认为，该研究是自抗虫棉诞生以来，我国在棉花生物技术育种领域取得的一项具有世界领先水平的标志性重大成果。