程时锋课题组

Cheng Shifeng Lab

课题组长

　　程时锋，研究员，博士生导师。国家自然科学基金委优秀青年科学基金获得者，中国农业科学院“青年英才”，深圳市重大人才项目获得者。团队主要从事植物比较进化基因组学、作物群体数量遗传学、关键性状遗传解析及主要麦类、豆类分子遗传育种等研究工作，发起和主持全球“谷-豆”基因组国际联盟协助组（http://www.g3rp.com/），并建立了以“小麦”和“豌豆”为标杆的禾本科及豆科模式研究对象。在围绕“植物是如何获得新性状及其遗传演化分子机制解析”这一科学问题中，从物种水平(Phylogenomics)、群体水平(Population Genetics)以及关键表型性状（如C4高光合、结瘤固氮等）的泛组学等不同时空维度中展开研究工作，建立起了植物基于性状（trait-based）的进化基因组学研究方法、作物群体基因-性状（gene-trait）关联和连锁基因发现和解析体系，并致力于基因组大数据指导下的作物品种改良及农业育种应用。

　　团队成员（部分）合照

团队研究方向

　　课题组关注植物生物多样性基因组，聚焦于禾本科与豆科，以及背后两个关键的科学问题：结瘤共生固氮与C4高光效的分子机制，并致力于从“phylogenomics”、“population genetics”和“trait-based ENCODE”三个维度进行系统研究。愿景是学习大自然与进化的智慧并应用于农业与食品领域。主要研究方向包括：

1） 小麦种质资源创新、群体数量遗传学和麦类农艺性状遗传机制解析；

2） 豌豆种质资源创新、群体数量遗传学和孟德尔性状遗传机制解析；

3） “谷-豆”主要作物基因组辅助分子育种；

4） 比较进化基因组学研究结瘤共生固氮起源分子模型和进化发育的遗传机制；

5） 比较进化基因组学研究C4光合作用起源分子模型和进化发育的遗传机制；

6） 植物生命起源与大进化中水平基因转移。

研究进展

　　运用大规模比较系统发育基因组学技术分析结瘤固氮的祖先起源、分布和多样性形成机制，首次提出“多重独立丢失”学说，为结瘤固氮遗传调控网络构建、结瘤固氮功能基因组学和将以豆科为代表的结瘤固氮性状通过工程化手段移植到非豆科作物中奠定了坚实的理论基础；通过基因组测序和生物信息学分析手段，研究禾本科、豆科等生物多样性丰富的植物科属及其代表性物种，探索其基因组进化历史和祖先重构，关键基因家族演化史，非编码区调控元件及关键遗传代谢通路网络构建；积累大量有关真核生物的起源、陆地植物、植物、微生物symbiosis的起源等关键进化节化点上的基因组数据和发现。文章先后发表在 Science ， Cell ， Nature , Nature Genetics ， Plant Cell ， Plant Journal 等知名学术刊物中。

程时锋研究员主持国家重点研发计划1项，省部级项目2项。目前聚焦以“小麦”、“豌豆”群体驯化为对象，以“C4光合”和“结瘤固氮” 进化发育遗传解析为目标的系统生物学研究。

承担的主要科研任务情况（部分）：

（1）广东省珠江人才计划，重要农作物结瘤固氮遗传调控网络构建与基因组工程，2020-2025，1000万；

（2）科技部重点研发计划，合成生物学专项任务二，2019-2024，736万；

（3）国家自然科学基金委，优秀青年科学基金，植物共生与固氮，主持，32022006，2021.01-2023.12，120万。

程时锋研究员主持国家重点研发计划1项，省部级项目2项。目前聚焦以“小麦”、“豌豆”群体驯化为对象，以“C4光合”和“结瘤固氮” 进化发育遗传解析为目标的系统生物学研究。

承担的主要科研任务情况（部分）：

（1）广东省珠江人才计划，重要农作物结瘤固氮遗传调控网络构建与基因组工程，2020-2025，1000万；

（2）科技部重点研发计划，合成生物学专项任务二，2019-2024，736万；

（3）国家自然科学基金委，优秀青年科学基金，植物共生与固氮，主持，32022006，2021.01-2023.12，120万。

程时锋研究员的相关研究成果以第一或通讯作者(含共同)发表在Science（2篇）、CELL、Nature Biotechnology、Plant Cell等杂志10余篇，共发表SCI论文40余篇，他引11000多次。

代表性论文: *第一作者  †通讯作者

　　1. Cheng S*, Wong G,Melkonian M. Giant DNA viruses make big strides in eukaryote evolution. CellHost & Microbe (2021). https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.01.008

　　2. Cheng S*, Xian W, Fu Y,et al. Genomes of Subaerial Zygnematophyceae Provide Insights into Land PlantEvolution. Cell, 2019, 179(5): 1057-1067. e14.

　　3. Griesmann M, Chang Y, Liu X, etal. Cheng S†. Phylogenomics reveals multiple losses ofnitrogen-fixing root nodule symbiosis. Science, 2018, 361(6398):eaat1743.

　　4. Cheng S*, Melkonian M,Smith SA, et al. 10KP: A phylodiverse genome sequencing plan. Gigascience.2018;7(3):1–9.

　　5. Cheng S*, Gutmann B,Zhong X, et al. Redefining the structural motifs that determine RNA binding andRNA editing by pentatricopeptide repeat proteins in land plants. PlantJ. 2016;85(4):532–547.

　　6. Lin S, Cheng S*, Song B,et al. The Symbiodinium kawagutii genome illuminates dinoflagellate geneexpression and coral symbiosis. Science. 2015;350(6261):691–694.

　　7. Cheng S*, van den BerghE, Zeng P, et al. The Tarenaya hassleriana genome provides insight intoreproductive trait and genome evolution of crucifers. Plant Cell.2013;25(8):2813–2830.

　　8. Zhang, G., Liu, X., Quan, Z. ChengS*. et al. Genome sequence of foxtail millet (Setaria italica)provides insights into grass evolution and biofuel potential. NatBiotechnol 30, 549–554 (2012).