选择标记转基因作物已成为近年来植物基因工程技术研究的重点之一，随着转基因作物产品的商品化，转基因植物的生物安全性受到公众越来越多的关注，尤其是目前抗生素标记基因在植物遗传转化过程中的广泛应用，使人们对这些标记基因可能带来的潜在危害性心存疑虑，抗性标记基因的存在严重地阻碍了转基因植物的商品化进程和转化技术本身的有效性。 本项目培育的无抗生素标记基因（可视化标记基因）在建立高效、安全、规模化的转基因作物技术体系方面取得突破，以紫色幼芽作为可视筛选标记代替抗生素筛选标记，构建了新型转化载体

本试验通过石蜡切片技术对湘军金鱼性腺组织进行切片观察，发现9月龄的雄性湘军金鱼精巢中有大量的成熟精子，11月龄的雌性湘军金鱼卵巢中有成熟卵子。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 洪迪珊 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2018/2022 陈雨薇 湖南师范大学生命科学学院/生物技术 2018/2022 刘雨欣 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2019/2023 马彤彤 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2019/2023 黄志娴 湖南师范大学生命科学学院/生物科学 2018/2022 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 刘少军 湖南师范大学生命科学学院/鱼类遗传育种 教授 鱼类遗传育种 王余德 湖南师范大学生命科学学院/鱼类遗传育种 讲师 鱼类遗传育种 四、项目简介 为探究湘军金鱼的胚胎发育过程、能育性、倍性以及Chordin A基因在湘军金鱼的双尾性状形成过程中的作用，本试验通过石蜡切片技术对湘军金鱼性腺组织进行切片观察，发现9月龄的雄性湘军金鱼精巢中有大量的成熟精子，11月龄的雌性湘军金鱼卵巢中有成熟卵子。试验通过PHA体内诱导肾细胞制片法对湘军金鱼染色体数目进行统计，发现其染色体数目为100条。试验通过PCR技术获得了Chordin A基因全长，并对其进行生物信息学分析发现Chordin A基因全2634 bp，其中碱基A共618个，占比23.46%、碱基C共692个，占比26.27%、碱基G共756个，占比28.70%、碱基共568个，占比21.56%。碱基“G+C”占比 54.97%，碱基“A+T”占比45.03%。试验对湘军金鱼不同组织进行Chordin A基因的荧光定量PCR试验，发现Chordin A基因在尾鳍表达量最高。项目成员在进行科学探究的同时深挖湘军金鱼经济价值，项目组成员多次赴双峰县、龙田镇玉坪村等地进行实地调研,我们发现观赏鱼行业是朝阳行业，发展迅猛；与此同时湖南省休闲渔业来势喜人，但是观赏鱼普遍鱼病高发，变异物种破坏生态等问题。本项目借助湘军金鱼这一优质鱼种，通过互联网+农副产品的销售模式，变单一销售模式为多形式利益联合，拉动当地的经济增长。我们与村落达成了长期合作的关系。湘军金鱼作为优质观赏鱼备受消费者青睐。

可以量产/n由于香石竹是乙烯敏感植物，在其采后贮藏运输期间需花费大量的人力物力进行保鲜处理。传统的保鲜方法多采用含有乙稀抑制剂(如AVG、GVG、AOA)和乙稀拮抗剂(如AgNO3、STS、2,5-NBD)的保鲜剂，或是利用冷藏、气调等措施，不仅成本高，效果也不尽人意，且易造成环境污染。本成果运用转基因沉默理论，通过基因工程的方法抑制香石竹内源乙烯的生物合成，从而达到延长香石竹自然保鲜期的目的，进而达到有效调节贮运和香石竹市场供应之目的。技术水平：利用转基因技术获得了瓶插寿命明显延长的香石竹切花'M

研发阶段/n基于基因组定点编辑分子育种新技术及其配套软件。　　成果简介：本成果含有完整的基于CRISPR/Cas系统介导的基因组定点编辑技术，我们对基因组编辑技术切割活性和脱靶效应进行了优化，开发了完整的sgRNA设计，sgRNA表达载体构建，细胞或在体水平基因组打靶和脱靶检测等技术。提高基因组定点打靶效率和降低脱靶风险，为基因组定点编辑技术应用于动植物分子育种打开了新的局面。本成果拥有自主知识产权的基因组编辑技术配套软件，其适用于针对不同物种基因组设计和筛选活性高，特异性强的sgRNA用于动植物分

东南大学生命科学与技术学院“发育与疾病相关基因”教育部重点实验室林承棋和罗卓娟课题组在国际顶级期刊Science Advances杂志发表了题为ENL initiates multivalent phase separation of the Super Elongation Complex (SEC) in controlling rapid transcriptional activation的文章，阐明了有关基因转录延伸复合体形成及作用机制的研究工作成果。 基因转录是承载于DNA之上遗传信息传递的首要步骤。细胞命运决定、个体发育以及疾病的发生发展决定于基因的差异性表达。林承棋教授之前的研究鉴定并发现，多亚基、大分子蛋白质复合物，超级转录延伸复合物（SEC）可通过磷酸化RNA聚合酶II等因子，让其从暂停的状态中释放出来，促进下游基因进行有效的转录。然而，长期以来，人们困惑于细胞内膜系统之外的分子如何有序活动调控生命过程。 东南大学研究团队的研究揭示了SEC介导的多价相分离在RNA聚合酶II转录暂停释放中起着关键作用，并从全新的角度为基因快速协调性转录激活程序的机制探索提供了新的认识。此外，作者还发现在混合谱系白血病（MLL）中，SEC与MLL基因的转位融合，可以极大促进SEC相分离，从而促进癌基因快速转录并维持高表达状态。这一发现将为SEC相关的人类疾病发病机制探索及药物靶向筛选方案提供了新的方向与思路。 本文第一作者为东南大学生命科学与技术学院林承棋课题组博士生郭澄豪，东南大学为第一通讯单位。  

选择标记转基因作物已成为近年来植物基因工程技术研究的重点之一，随着转基因作物产品的商品化，转基因植物的生物安全性受到公众越来越多的关注，尤其是目前抗生素标记基因在植物遗传转化过程中的广泛应用，使人们对这些标记基因可能带来的潜在危害性心存疑虑，抗性标记基因的存在严重地阻碍了转基因植物的商品化进程和转化技术本身的有效性。 本项目培育的无抗生素标记基因（可视化标记基因）在建立高效、安全、规模化的转基因作物技术体系方面取得突破，以紫色幼芽作为绿 脓可视筛选标记代替抗生素筛选标记，构建了新型转化载体并应用于作物，已申请 2 项发明专利。

该发明属于农作物标记辅助育种技术领域，具体涉及利用抗除草剂基因的油菜化学杀雄制种方法。该发明提出了一个改良程序，能够简化的、安全的以及经济的利用化学杀雄制种的方法：即在无遮挡措施条件下，利用除草剂苯磺隆的同时处理（喷施相同浓度的苯磺隆溶液）父母本，允许母本植株雄性不育，父本植株（携带又除草剂抗性基因）雄性可育。该程序主要特点是既可以保证优良杂交种的安全生产，又可以允许化学杀雄剂苯磺隆规模化喷施（不需要在遮挡条件下保护父本）可以降低生产成本，提高杂种优势利用在生产甘蓝型油菜杂交种的效率。 市场预期：该成果具有良好的市场前景，可以同时降低油菜化学杀雄制种的风险以及成本。 转化条件：制种试验田、苯磺隆除草剂以及实施田间除草剂处理的机械等。 成果完成时间：2016年

该发明提供一种评价转基因抗虫水稻水生环境安全性的方法，包括如下步骤：转基因稻田和非转基因稻田布置和管理；稻田水层和淤泥中外源蛋白的测定,包括样本预处理和外源蛋白的抽提和测定；稻田水层中浮游生物的分离,包括水样采集、沉淀分离浮游生物；稻田水层中浮游生物种类和丰度的测定,包括活体鉴定和数量计数；转基因抗虫水稻的种植对浮游生物的安全性评价，利用分析软件对浮游生物种类、数量、发生时期进行统计分析,得出多样性指数、均匀性指数等参数,并和常规稻田进行比较，从而对转基因抗虫水稻水生环境安全性进行评价。 在我国的许多地方，稻田和鱼塘往往交织在一起，而且素有稻田养鱼、稻鸭共生等传统生态种植模式，再加上水稻田的特殊灌溉方式，即从上游田到下游田的串联灌溉。如果转基因水稻存在对水体生态系统存在安全问题，则极易波及到下流的水田和鱼塘生态系统。该发明对于系统评估转基因抗虫水稻的水生环境安全性具有实际应用价值。 转化条件：转化需要资金和国家政策支持。 成果完成时间：2015年

非线性光学开关材料是非线性光学材料的一个重要分支，指的是在某种外界条件（如：光、热、化学环境变化等）变化下，能够在非线性光学 “开”、“关”两种状态间切换的物质。先前的大多数研究主要集中于液态材料，但其易失谐以及不稳定等特点，使得液态开关材料难以获得实际应用。而固态非线性开关材料具备非线性性质优良、性能稳定、易于调控等优势；但是目前具备固态非线性开关特性的材料却还很匮乏，这是因为其不仅要求其结构构筑基元是强响应非线性活性基团，而且环境变化下具备基元间对称性的可逆重排特性。目前，已经报道的固态非线性开关材料在状态间切换依赖于材料本身的相变温度Tc，正因如此，已报道材料只能在一个固定温度点下使用，这严重限制了固态非线性材料在温度响应方面的应用。 2018年吴立明课题组从理论上预测具不对称性的单氟磷酸根PO3F2-有望成为新的DUV NLO功能基团，并提出氟磷酸盐可作为深紫外非线性光学材料；进而通过实验合成获得(NH4)2PO3F，NaNH4PO3F∙H2O，(C(NH2)3)2PO3F等新型单氟磷酸盐深紫外非线性光学材料，并对其非线性光学性能进行了系统研究。（Chem. Mater. 2018, 30, 7823-7830.）。对其中非线性晶体材料(NH4)2PO3F相变特性深入研究发现：该化合物可在温度变化下发生低温相（P21/n、无非线性信号）和高温相（Pna21、有非线性信号）的相互转变。通过单晶结构表征分析证实，该相转变需要克服氢键网络重排的能垒。基于此，该工作提出，如果能调控(NH4)2PO3F中的氢键结构，有望实现对该化合物相变能垒和相变温度的调控。据此，该工作利用K+与NH4+的半径相似但不存在氢键环境的特点，设计合成了一系列化合物Kx(NH4)2-xPO3F (x = 0.0 – 2.0)。研究表明，随着K+含量x的增加，由于Kx(NH4)2-xPO3F结构中氢键网络不断被削弱，发生相转变所需克服的能垒也逐步降低，在材料性能上则表现为非线性开关激发温度Tc的不断降低。因此，通过调控材料中K+离子的含量，固态非线性开关材料Kx(NH4)2-xPO3F (x = 0 – 0.3)可实现激发温度Tc在270–150 K大温度范围内的连续可调。这是首次实现对固态非线性开关材料激发温度的调控，并且根据K+离子含量的控制，可实现在120摄氏度范围内的宽温度连续可调。通过理论计算高温相与低温相的自由能证实当K+含量高于30%时，由于氢键结构的过度削弱，该相转变消失，这与实验结果相符。该工作系统深入地探究了内部微观结构与宏观非线性光学开关性质之间的内在机制，不仅打破了传统非线性开关局限在特定温度的壁垒，而且为今后研究氢键机制作用下调控宏观性质提供了有益的参考。

半导体纳米线是一种独特的准一维纳米材料。它不仅是电荷的最小载体，也是构建新的复杂体系和新概念纳米器件的基元。在该领域中，新现象和新概念层出不穷，推动着材料、物理、化学等交叉学科的发展，并将对未来电子、光电子、通讯等产业产生重大影响。在这一当今最前沿的研究领域中，国际上尤其是发达国家集中了最精锐的研发力量，以期望在纳米器件的实用化方面有所突破，在未来高科技争夺战中，保持领先并居于主导地位。在纳米研究领域，美国政府仅在2005年就投入10亿美元，而日本在同一年的投入约12亿美元。 我国的《国家中长期科技发展规划纲要》中也已经把纳米科技作为基础研究重大研究计划，列入重点支持范围。其中一维功能纳米材料的控制合成、性能调控及应用研究是目前纳米材料研究的世界热点。 张跃教授承担了973、863、重大国际合作、自然科学基金杰出青年基金和面上项目等各类纳米研究方向的课题，通过创新合成方法、优化合成工艺，实现了多种形貌的一维功能纳米材料的可控制备，利用等多种手段对纳米材料的形貌、结构进行了表征，并对其生长机理、力学性能以及光致发光、场发射、导电性等物理性能进行了系统和深入的研究，特别是在碳纳米管及ZnO纳米阵列的实际应用领域取得了重要突破，其代表性成果包括： 1.改进了ZnO和掺杂ZnO一维纳米材料的制备方法。采用化学气相沉积法，在较低温条件下，通过不同工艺成功制备了纯ZnO及In、Mn、Sn等掺杂ZnO纳米棒、纳米线、纳米带、纳米电缆、纳米阵列、四针状纳米棒、纳米梳、纳米盘等多种形貌结构的纳米材料，实现了一维ZnO纳米材料较低温度条件下形态和尺度控制生长，产物品质纯净、产率高、质量好，易于工业化生产。制备方法受到国际同行的高度评价，认为是半导体制造领域中氧化物纳米结构集成方法的重大进步，不仅对从事纳米材料研究的科学家，而且对半导体产业意义重大。有关双晶ZnO纳米带的论文发表在国际知名期刊Chemical Physics Letters (2003，375：96-101)上，论文被引用60余次，位列该期刊2003至2007年被引用前50名之内。 2.提出了一维氧化锌纳米材料新的生长机理。首次合成四针状纳米氧化锌材料并揭示了该结构的八面体孪晶核生长的理论模型，该研究结果的论文发表在Chemical Physics Letters (2002,358:83-86)上，被他引更是达到了130 余次。首次发现和论证了一维氧化锌纳米结构中的螺旋位错诱导晶体生长机理，观察到了一维氧化锌纳米材料存在的大量螺旋位错、周期性的位错及生长台阶，发现生长是沿着位错进行，且与其伯格斯矢量的方向一致。 3.原位研究单根ZnO和In-ZnO纳米线的力学行为。利用TEM对单根纳米线加载交变电压使其发生共振，原位测量其本征共振频率，通过计算得出氧化锌纳米线的弯曲模量。氧化锌纳米线可以构建纳米悬臂梁和纳米谐振器，通过氧化锌纳米线构建的纳米秤，测量了黏附在纳米线自由端的纳米颗粒质量。该研究论文发表在英国物理协会的期刊J. Phys.: Condens. Matter( 2006, 18 (15), L179-L184)上，被评为该期刊2006年度的顶级论文(Top paper)，位列其中第九名，是该年度该期刊22篇Top papers研究论文中唯一由中国研究人员完成的成果。 4.合成了多种ZnS准一维纳米材料，并提出了四针状ZnS纳米结构的生长机理，指出其生长过程由立方相形核和六方相孪晶生长机制共同控制。同时率先报道了ZnS四针状纳米材料的光致发光性能，发光波长相对其它ZnS 纳米材料发生蓝移4.8~32.8nm。该研究论文发表在国际著名期刊Nanotechnology (18 (2007) 475603)上，在发表后的第一个季度内，下载量就超过250次，成为该期刊排名前10％的热点文章。 5.碳纳米管及ZnO纳米阵列的实际应用取得了重要突破。采用涂敷和CVD两种方法成功制备了多种大面积碳纳米管阴极，采用水热合成法制备了大面积一维纳米ZnO阵列阴极。首次研究了纳米阴极的强流脉冲发射性能，其中碳纳米管阴极的发射电流密度高达344 A/cm2，ZnO阴极的发射电流密度达到123A/cm2。系列研究成果发表在Carbon、Appl. Phys. Lett.等国际著名期刊上。研制的多种纳米阴极在线性感应加速器上已经得到成功应用，阴极的发射电流强度及发射电子的均匀性远远高于现有的阴极性能指标。 张跃教授有关纳米材料的研究成果获教育部高等学校科学技术奖（自然科学奖）二等奖1项（2006-052），完成专著1部，另合作出版专著1部，发表论文80 余篇（其中SCI 40余篇、EI 近20 篇），重要成果发表在Appl. Phys. Lett.、Carbon、Advan. Funct. Mater.、 J. Physical Chemistry C、Chemical Physics Letters、J. Phys.: Condens. Matter、J. Physics D: Applied Physics、J. Nanosci. Nanotech.等国际知名期刊上，申报12项发明专利（已授权5项）。发表研究论文中的4 篇代表性论文，已被引用300余次，单篇他引超过130次。