题目：The DNA “Jigsaw Puzzle” Structure Model” (重建生物学分子基础：DNA “拼图”结构学说)

报告人： 张 洪 斌 教授(Texas A&M University)

时间：2012.9.10日9:30

地点：哈区六楼会议室

欢迎广大师生参加！

　　　　　　　　　　　　　　　　　中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子育种重点实验室

专家简介

张洪斌，美国德克萨斯A&M 大学 (Texas A&M University) 教授，博士生导师、植物基因组学和分子遗传学实验室主任和德克萨斯 A&M 大学GENEfinder基因资源中心主任。1982年获中国河北农业大学植物遗传育种学士；1984年获中国农业科学院遗传学硕士；1990年获美国加州大学 (University of California at Davis) 遗传学博士。1991 – 1993 年在美国加州大学 (Davis) 和美国德克萨斯A&M 大学植物基因学方面从事博士后研究工作。1994 - 1995 在美国德克萨斯 A&M 大学做基因组学助理研究员。1996 年至今先后在美国德克萨斯 A&M 大学任助理教授、副教授、正教授，植物基因组学和分子遗传学实验室主任，德克萨斯 A&M 大学基因资源中心主任；任遗传学、植物分子与环境科学、生物技术、植物遗传育种等学科教授, 博士生导师；历任所在系和学科、学科教学大纲、教授招聘、教研奖励、研究生招生、教授职称评审等委员会会员和执委会主任委员。

·任《International Journal of Plant Genomics》(2006 – 2010) 和《Journal of Agricultural Sciences》(1989-1993)主编 (Editor-in-Chief); 《BMC Genomics》(2011-今)等多种杂志编委及编辑；

·20 次应邀在国际基因组学大会上做主题报告。75次应邀在美国、中国、加拿大、英国、澳大利亚和墨西哥著名大学或科学研究院做科学专题报告，如美国的Stanford University、英国Cambridge University、加拿大的University of British Columbia、澳大利亚的University of Sydney、墨西哥的Centro de Investigacion Cientifica de Yucatan 和我国的中国科学院、北京大学、中国农业科学院、中国林科院、中国水科院和中国热带农科院等。

中国专业活动：

·任中华人民共和国国务院侨办第一、二和三届国外科学家咨询委员（2005年 - 现在）。

·中国科学院首席国外科学家咨询评审委员（1999年 - 现在）。

·中国科学院海洋生物功能基因组学首席特聘国外科学家（2006 – 2010）。

·中国科学院遗传发育所植物功能基因组学首席特聘国外科学家（2007 – 现在）。

·中国科学院、中国农业科学院、中国热带农业科学院、河北农业大学和吉林农业大学兼职教授。

·中华人民共和国第十一个五年计划海外专家审议组成员; 1999年中华人民共和国成立50周年国庆大典科学家主席台观礼团成员; 2009年中华人民共和国成立60周年国庆大典科学家主席台观礼团成员。

·于2000和2008年夏在北京中国农业科学院和海南中国热带农业科学院举办全国个人第一、二届基因组学研究技术学习班。

·作为项目共同主持人或应聘专家先后参加了国家多项重大基因组研究项目。这包括由中国科学院上海植生所领导的我国第一个水稻基因组研究项目，由中国科学院青岛海洋所领导的我国第一个海洋生物功能基因组研究项目，由中国科学院植物遗传和发育所领导的我国植物功能基因组研究项目, 由中国林业科学院领导的我国植物抗盐功能基因组研究项目，由中国热带农业科学院生物技术研究所领导的木薯基因组DNA测序项目和由吉林农大领导的吉林人参基因资源的研发和利用等。

在美国主持的科学研究项目和研究成果：

自1995年，作为项目主持人（PI）或共同主持人 (co-PI) 先后主持36项由美国国家科学基金、美国农业部、美国能源部、美国卫生院、美国德州高教局资助的基因组研究项目，资金共计21,657,582美元。其中包括5个130万美元以上的美国国家重大项目。

张洪斌教授是现代植物基因组学、新兴系统生物学和新兴系统基因组学的创始人之一，对基因组科学的研究和发展做出了突出的贡献。张洪斌实验室主要研究成果包括:

[1] 第一个提出并验证了DNA “Jigsaw Puzzle” （拼图）结构学说，首次从基因组学、系统生物学和系统基因组学的角度解释生物遗传和进化的多样性、丰富性和复杂性。DNA “Jigsaw Puzzle” （拼图）结构学说首次阐明构成基因组的各基本功能单位如基因、转座子、反转座子、微微星和低级重复序列 (low complexity repeats) 在基因组中的种类、多少、比例、排列、互作和序列的变异是生物遗传变异的分子基础，从而创建了现代生物学和遗传学新理论。这一发现预计将革命性地改变我们现有的生物学、遗传学、医学和育种学的理论和研究方法。

[2] 首先发现并验证了基因家族大小的变异是生物遗传和进化多样性、丰富性和复杂性的重要遗传基础。这形成了生物遗传变异的第一大分子基础。

[3] 首先发现并验证了构成基因组的各基本功能单位在基因组中的排列与重排是生物遗传变异的第二大分子基础。

[4] 首先发现并验证了构成基因组的各基本功能单位是相互作用和相互制约的，一个基因组就是一个系统。其相互作用和网络的遗传和变异形成了生物遗传（包括遗传和表观遗传）变异的第三大分子基础。（构成基因组的各基本功能单位本身核苷酸序列包括基因突变是生物遗传变异的第四大分子基础）。

[5] 创建系统生物学理论，大规模、系统地决定生物各个基因的功能，各基因互作网络及性状发育和形成的分子调控机理。创建了新的大规模、高效率基因克隆与研究体系，克隆了39个玉米高产优质性状基因。运用这一新的大规模基因克隆与研究体系，一个科学家一年可以克隆几百个新基因并决定其所控制形状的分子调控机理，其效率是现有基因克隆技术的1000多倍。现在，张实验室正在利用这一新的大规模基因克隆与研究体系克隆控制棉花纤维和油籽品质及产量和玉米籽粒品质及产量等性状的基因，解码棉花和玉米高产优质的分子机理，解码玉米高产优质杂种优势的分子机理，并开始用于人类癌症分子机理和分子治疗研究。

[6] 在世界上领导和创建了现代基因组学核心技术体系 - 大片段DNA重组理论和技术体系。包括大片段DNA提取、大片段DNA克隆、BAC和BIBAC理论和技术。这些理论和技术体系已成为现代基因组学和生物技术研究的核心技术之一，在世界上广泛用于基因组和其他生命科学研究。利用这些理论和技术，张实验室为植物、动物、昆虫、海洋生物和微生物等不同物种构建了200多个BAC和BIBAC基因文库，约占全世界相关基因资源库的65％以上。

[7] 在世界上领导和创建了现代基因组学核心技术体系 - 基因组物理制图理论和技术体系。这些理论和技术体系目前已成为现代基因组学和生物学研究的另一核心技术，在世界上广泛用于动植物基因组物理制图和大规模基因组测序。利用这些理论和技术，张实验室为13个动植物物种构建了基因组 BAC/BIBAC物理图，约占全至今世界发表的基因组物理图的30％左右。

[8] 创建集分子育种、基因克隆和分子农业一体的“一石多鸟”新的、快速高效的科研和技术平台，快速高效培育新品种、新品系，克隆新的，有重大经济价值的基因。

[9] 领导和参加了美国Phytophthora和火鸡全基因组DNA测序。

[10] 破解了小麦属和棉花属物种进化和多倍体种起源。这些结果目前已广泛用于世界上小麦属和棉花属物种的进化和多倍体种起源。

[11] 定位和图位克隆了西红柿果实脱落基因（j₁和j₂）。

[12] 绘制了鹰嘴豆基因组遗传图，物理图，并定位了其主要农艺性状基因等。

张洪斌教授共计发表了318 篇科学研究论文和报告。其中在国际著名的科学期刊上，如《Nature》, 《Science》, 《Proceedings of National Academy of Sciences USA》, 《Genome Research》, 《Nucleic Acids Research》, 《 Nature Protocols》,《 PLoS Biology》  等发表96 篇SCI研究论文，编写5 本专业教材，参加编写10 部世界著名的教科书和1部由10位诺比尔奖获得者联合组织的著名《分子细胞生物学与分子医学百科全书》，10 篇科学大会论文集研究论文，2篇编辑审阅研究论文，28 篇研究论文现已投稿或准备投稿，在国际大会上发表166篇研究论文报告及摘要。获得美国专利2项；4项专利在申请。创建并推广了三项基因组学和生物学研究核心技术：大片断DNA分离和重组技术（MP Zhang et al. 2012），BAC和BIBAC克隆和基因文库构建技术 (H-B Zhang et al. 2012) 和全基因组物理制图技术 (Y Zhang et al. 2012)。在GenBank 注册38,442个基因或DNA序列。

10篇代表学术论文：

1.Zhang H-B, Scheuring CF, Zhang MP, Zhang Y, Wu C-C, Dong JJ, Li Y. 2012. Construction of BIBAC and BAC libraries from a variety of organisms for advanced genomics research. Nature Protocols 7:479-499(Impact factor = 8.362).

2.Dalloul RA, et al. Zhang H-B. 2010. Multi-platform next generation sequencing of the domestic turkey (Meleagris gallopavo): Genome assembly and analysis. PLoS Biology 8:e1000475 (Impact factor = 15.699).

3.Zhang H-B. 2007. Map-based cloning of genes and quantitative trait loci. In: Principles and Practices of Plant Genomics, Vol. 1: Genome Mapping. C. Kole and AG Abbott (eds.). Science Publishers, New Hampshire, USA. pp. 229-267.

4.Wu C, Sun S, Lee M-K, Xu ZY, Ren C, Zhang H-B. 2005. Whole genome physical mapping: An overview on methods for DNA fingerprinting. In: The Handbook of Plant Genome Mapping: Genetic and Physical Mapping. Meksem K and Kahl G (eds.). Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, pp 257-284 (Note that all other authors were postdoctoral associates of Zhang).

5.Tyler BM, et al. Zhang H-B. 2006. Phytophthora genome sequences uncover evolutionary origins and mechanisms of pathogenesis. Science 313: 1261-1266 (Impact factor = 29.747).

6.Wallis JW, et al. Zhang H-B. 2004. A physical map of the chicken genome. Nature 432: 761 – 764 (Impact factor = 36.101).

7.Wu C, Xu Z, Zhang H-B. 2004. DNA Libraries. In: Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine. Meyers RA (ed.). Vol. 3 (2nd Edition). Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, pp 385-425 (Note that all other authors were postdoctoral associates of Zhang).

8.Wu C, Sun S, Nimmakayala P, Santos FA, Springman R, Meksem K, Ding K, Lightfoot D, Zhang H-B. 2004. A BAC and BIBAC-based physical map of the soybean genome. Genome Research 14: 319-326 (Impact factor = 13.588).

9.Tao Q, Zhang H-B. 1998. Cloning and stable maintenance of DNA fragments over 300 kb in Escherichia coli with conventional plasmid-based vectors. Nucleic Acids Res. 26: 4901-4909 (Impact factor = 7.836).

10.Dvorak J, Zhang H-B. 1990. Variation in repeated nucleotide sequences sheds light on the phylogeny of the wheat B and G genomes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87: 9640-9644 (Impact factor = 9.771).