陈学森:男,1958年10月10日生,山东临沭县人。果树学二级教授,博士生导师,泰山学者攀登计划及国务院政府特贴专家;曾任国务院学位委员会第六、七届学科评议组园艺学组成员和作物生物学国家重点实验室副主任;现任山东农业大学园艺学科学科负责人,果树学国家重点学科学术带头人,国家苹果工程技术研究中心主任,中国园艺学会李杏分会副理事长,山东省林木良种审定委员会主任委员,《植物遗传资源学报》、《果树学报》及《山东农业大学学报》等编辑委员会委员;山东省农业农村专家顾问团林果分团团长,山东省十强产业智库专家,山东省人大农村与农业委员会顾问。
三寸讲台 40余年来,始终坚持以科研促教学,创建了稳定务实、综合高效、学生能进、能看、能学、能做的校内外教学科研基地,将科研成果及时转化为本科生教材、研究生试材和农民培训素材,利用“三材”培养各类创新人才;立足三寸讲台,先后讲授《果树育种学》、《园艺植物育种学》和《果树种质资源学》,主编《植物育种学实验》、《植物育种学》及《园艺植物育种学》等全国高等学校农林规划教材;先后培养博士后6人,博士29人,硕士59人,2015年被评为山东高校十大师德标兵,2021年获评山东省高等学校教学名师。
科研方向 40余年来,始终坚持苹果种质资源与育种这一稳定的研究方向,矢志不渝。
科研成果 作为国家苹果工程技术研究中心副主任和主任,针对苹果品质和熟期问题,以新疆野苹果等资源的挖掘利用为突破口,坚持开展苹果优异种质创制、育种技术创新及新品种选育研究40余年。揭示了世界栽培苹果的起源演化和驯化机制,创制出首个纯合红肉苹果优异种质CSR6R6;创建了苹果优质高效育种技术体系,突破了苹果育种效率低的瓶颈难题;育成了产业主栽和填补国内空白的系列优质新品种,实现了苹果优质晚熟耐贮等多性状聚合育种的新突破,解决了苹果主栽品种成花难着色差的难题;创建了苹果新品种配套高效栽培与加工技术体系,实现了“理论、技术、品种、产品”的系统创新,为我国苹果产业高质量发展做出了重要贡献。
相关研究成果以第一完成人获国家技术发明二等奖和国家科技进步二等奖各1项;在中国农业科学、Nature Communications等国内外学术期刊上发表论文372篇,SCI收录128篇,其中红苹果领域的SCI数量论文位居世界第一;出版《落叶果树种质资源理论与实践》学术专著;授权专利62件,其中国际和国家发明专利48件;育成并审定苹果等新品种17个,获植物新品种权11项;获“全国脱贫攻坚先进个人”、“全国五一劳动奖章”和“全国创新争先奖”。
一、资源驱动品种创新,实现了红肉苹果育种理论、技术和品种的新突破,为新疆红肉苹果资源的持续高效利用奠定了基础
(一)揭示了栽培苹果起源演化和果实品质形成机理
1.揭示了世界栽培苹果起源演化及驯化机制 对全球117份苹果种质进行基因组重测序,证明新疆野苹果是世界栽培苹果的祖先种。发现QTL gwa_w1和miRNA172在新疆野苹果向栽培苹果进化中对促进果实增大起关键作用。从表型和遗传两个层面揭示了新疆野苹果丰富的遗传多样性,发现多个优异性状具有挖掘利用潜力(Nature Communications,2017)。
2.阐明了苹果果实品质性状形成与调控机理 阐明了苹果红肉表型形成的新机制及苹果Chr16基因簇和MdSWEET9b调控果实类黄酮各组分合成和糖积累的分子机理,为育种技术创新奠定了基础(Plant Physiology,2023)。
(二)创建了优质红肉苹果高效育种技术体系
1.创制出国际上首个纯合红肉苹果优异种质CSR6R6 揭示了MdMYB12和MdMYB2调控苹果黄烷醇和黄酮醇合成的分子机理,建立了优质红肉种质高效筛选方法,创造出苹果优异种质CSR6R6,为红肉苹果育种提供了关键亲本(Plant Journal,2017;ZL201611138572.1)。
2.发明了苹果易着色和多种源品质育种法 揭示了新疆红肉苹果MsMYB10基因序列特征,发明了易着色苹果品种培育法和以纯合红肉苹果优异种质CSR6R6为关键杂交亲本的苹果多种源品质育种法,实现了易着色、免套袋、高类黄酮等多性状的快速聚合(ZL201510428448.8和ZL201510890141.X)。
3.发明了“三选两早一促”的苹果育种法 揭示了新疆红肉苹果品质性状的遗传特性,开发了红肉R-InD和耐贮ACS1-2/2分子标记,发明了选短童期亲本、选F1优株、选杂交二代红肉耐贮株系,早杂交、早播种,促早花早果的“三选两早一促”苹果育种法,缩短育种年限5年以上(ZL201310205419.6)。
(三)育成了填补国内空白的红肉苹果系列新品种 利用研发的优质高效育种技术,育成并审定了易着色、免套袋、酸甜可口、富含类黄酮 的‘美红’‘满红’等4个红肉苹果新品种,填补了我国红肉苹果品种的空白。
二、产业驱动品种创新,实现了红皮苹果育种理论、技术和品种的新突破,为苹果产业品种结构优化调整提供了支撑
(一)理论创新 针对‘长富 2’等苹果产业主栽品种晚熟耐贮但着色差的问题,研究明确了苹果红色和短枝芽变属表观遗传,发现MdMYB1的启动子甲基化水平与果皮花青苷含量显著负相关,阐明了甲基化差异调控花青苷合成的分子机理(Plant Biotechnology Journal,2020)。
(二)技术创新 发明了基于MdMYB1启动子甲基化水平检测的苹果红色芽变选种技术,实现了对红色变异的早期、快速、准确鉴定,缩短育种年限2~3年(ZL201710092300.0)。
(三)育成了优质晚熟耐贮苹果主栽品种 利用发明的专利技术,育成并审定了易成花、易着色的‘龙富’‘元富红’‘山农红’苹果红色芽变新品种,实现了苹果优质晚熟耐贮等多性状聚合育种的新突破,成为我国苹果主栽品种,在主产区广泛种植。
三、品种驱动技术创新,创建了苹果新品种配套高效加工与栽培技术体系,为苹果产业高质量发展提供了支撑
(一)发明了高类黄酮苹果酒加工技术
1.理论创新 针对加工型‘满红’苹果果肉类黄酮含量高的特点,明确了维持苹果酒营养品质的发酵时间和温度以及自主筛选的酒酒球菌菌株O.oeni PG-16与酿酒酵母共发酵可有效提升酒的品质(Food and Bioproducts Processing,2019;LWT - Food Science and Technology,2020)。
2.技术创新 按照“纯天然、无添加”的新理念,发明了高类黄酮苹果酒加工新设备、新工艺和新产品及其专利群,既有苹果的芳香和营养,又有白酒的口感,延长了产业链(ZL201710081389.0和ZL201710522647.4);
3.转化应用 品种和技术成果已在企业转化应用,获许可费1600万元,为以果代粮减少白酒加工的粮食消耗、保障国家粮食安全提供了支撑。
(二)发明了中国式苹果高效栽培及果园生草地力培肥技术
1.理论创新 针对我国苹果主产区干旱瘠薄的问题及‘龙富’苹果易成花的特点,阐明了紫外光、低温和干旱促进果实着色及其花青苷合成的分子机理(Plant Cell Environment,2019;Plant Physiology, 2020)。
2.技术创新 发明了“中国原产抗性实生砧木、‘龙富’等品种和快速整形方法”三位一体的中国式苹果宽行高干省力高效栽培及果园种植长柔毛野豌豆的培肥地力等配套栽培关键技术(ZL201510990112.0和ZL201610005415.7)。
3.推广应用 近5年来,品种和技术累计在山东、甘肃等苹果主产区推广应用1512万亩,占全国苹果面积的50%,获2020年度国家技术发明二等奖(第一完成人)。
注重创新团队和科技平台建设,为落叶果树产业和学科发展做出了重要贡献
作为山东农业大学果树学学科带头人,带领果树学团队,加强科技创新,为落叶果树产业发展做出了重要贡献。例如,发现新疆是世界栽培杏的起源演化中心,挖掘出早熟丰产杏育种关键亲本‘英吉沙 1 号’和‘红荷包’,研发了早熟杏胚培育种技术,育成了开花晚、成熟早、丰产性强的‘红丰’杏等核果类果树新品种8个,研发了新品种配套高效栽培技术。累计推广应用358万亩,占山东、辽宁及新疆核果类果树面积的46%,获2015年度国家科技进步二等奖(第一完成人)。
作为重要参与者规划建设了“国家苹果工程技术研究中心”。组织召开了七届中国苹果产业科技发展论坛,明确了制约中国苹果产业发展的瓶颈问题,主持完成了国家基金重点项目等国家级项目10项。培养博士和硕士95名及国家优青、国家万人计划青年拔尖人才、国家苹果现代产业技术体系岗位科学家、泰山学者等国家和省部级人才9人。
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代表性科研项目
1、苹果高类黄酮优异种质创制及其类黄酮代谢机理的研究,国家自然科学基金重点项目;
2、新疆野苹果遗传变异与核心种质构建,国家自然科学基金面上项目;
3、苹果果实质地品质形成机理的研究,国家自然科学基金面上项目;
4、新疆红肉苹果杂种一代红肉株系类黄酮和着色差异机理的研究,国家自然科学基金面上项目;
5、我国重要野生果树资源的收集、评价与优异种质创新利用技术研究与示范,国家公益性行业(农业)科研专项;
6、优质高产抗病水果新品种选育,山东省农业良种工程项目重大课题;
7、山东水果创新团队,山东省现代农业产业体系建设项目;
8、苹果新品种‘龙富’和‘山农红’中试与示范,国家农业科技成果转化资金项目。
代表性研究论文
1.Genome re-sequencing reveals the history of apple and supports a two-stage model for fruit enlargement,Nature Communications,2017.
2..Methylation of MdMYB1 locus mediated by RdDM pathway regulates anthocyanin biosynthesis in apple, Plant biotechnology journal,2020.
3. HEAT SHOCK FACTOR A8a Modulates Flavonoid Synthesis and Drought Tolerance, Plant Physiology, 2020.
4. Abscisic acid and regulation of the sugar transporter gene MdSWEET9b promote apple sugar accumulation,Plant Physiology, 2020.
5. The regulatory module MdBZR1–MdCOL6 mediates brassinosteroid- and light-regulated anthocyanin synthesis in apple,New Phytologist,2023.
6.MYB12 and MYB22 play essential roles in proanthocyanidin and flavonol synthesis in red-fleshed apple (Malus sieversii f.niedzwetzkyana), The Plant Journal,2017.
7.The proanthocyanidin-specific transcription factorMdMYBPA1 initiates anthocyanin synthesis underlow-temperature conditions in red-fleshed apples,The Plant Journal, 2018.
8. Ethylene increases the cold tolerance of apple via the MdERF1B–MdCIbHLH1 regulatory module,The Plant Journal, 2021.
9.The B-Box zinc finger protein MdBBX20 integrates anthocyanin accumulation in response to ultraviolet radiation and low temperature,Plant Cell Environment,2019.
10.Genetic Diversity of Volatile Components in Xinjiang Wild Apple (Malus sieversii), Journal of Genetics and Genomics, 2007.
11.Population Genetic Structure in Apricot (Prunus armeniaca L.) Cultivars Revealed by Fluorescent-AFLP Markers in Southern Xinjiang, China , Journal of Genetics and Genomics,2007.
12.Genetic Structure of Malus sieversii Population from Xinjiang,China, Revealed by SSR Markers, Journal of Genetics and Genomics,2007 .
13.当今世界苹果产业发展趋势及我国苹果高效发展意见,果树学报,2010.
14.主要果树果实品质遗传改良与提升实践,中国农业科学,2015.
15. 新种质创造支撑果品产业升级——红肉苹果和‘库尔勒香梨’种质资源利用以及‘红富士’芽变选种案例分析,果树学报,2021.
16. 新疆落叶果树种质资源评价挖掘与创新利用, 植物遗传资源学报,2021.
17. 持续多代芽变选种及其芽变机理揭开‘红富士’在我国苹果产业独占鳌头的谜底,中国果树,2020.
18. 芽变选种推动世界苹果和柑橘产业优质高效发展案例解读,中国农业科学,2022.
19.我国苹果产业节本增效关键技术Ⅰ:易着色功能型苹果新品种培育及无袋化栽培技术,中国果树,2017.
20. 中国苹果产业节本增效关键技术Ⅱ:现代宽行高干省力高效栽培模式创建技术,中国果树,2017.
21. 我国苹果产业节本增效关键技术Ⅲ:果园生草培肥地力技术,中国果树,2017.
22. 我国苹果产业节本增效关键技术Ⅳ:苹果高效平衡施肥技术,中国果树,2017.
23.我国苹果产业节本增效关键技术Ⅴ:苹果连作障碍防控技术,中国果树,2017.
24.仁果类果树资源育种研究进展Ⅰ:我国梨种质资源、品质发育及遗传育种研究进展,植物遗传资源学报, 2019.
25.仁果类果树资源育种研究进展Ⅱ:苹果种质资源、品质发育及遗传育种研究进展,植物遗传资源学报,2019.
26.中国果树产业新旧动能转换之我见Ⅰ:中国果树产业新旧动能转换的卡脖子问题及其解决途径,中国果树,2019.
27.中国果树产业新旧动能转换之我见Ⅱ:以优质、晚熟、耐贮品种为主的品种结构助力我国苹果和梨产业高效发展,中国果树,2019.
28.中国果树产业新旧动能转换之我见Ⅲ:三位一体的中国式苹果宽行高干省力高效栽培法推动中国苹果产业转型升级,助力乡村振兴,中国果树,2019.
29.中国果树产业新旧动能转换之我见Ⅳ:服务乡村振兴,果树资源育种研究必须坚持理论与技术创新并重及良种良法配套,中国果树,2019.
30.‘红富士’与新疆红肉苹果的评价挖掘及创新利用— 培育幸福美满,助力健康中国,服务乡村振兴,中国果树,2020.
31.芽变选种推动世界苹果和柑橘产业优质高效发展案例解读. 中国农业科学, 2021.
32.关于果树种质资源与遗传育种若干问题的理解与思考,中国农业科学,2022.
33. 果树科技面向国家重大需求Ⅰ:果树种质资源与遗传育种研究的四个坚持和四个面向,中国果树,2023.
34. 树科技面向国家重大需求Ⅱ:五十年讲述两个苹果一个梨的故事,中国果树,2023.
35.果树科技面向国家重大需求Ⅲ:山农酥梨及配套技术助力黄河流域高质量发展,中国果树,2023.
36. 果树科技面向国家重大需求Ⅳ:寒地苹果助力东北振兴,中国果树,2023.
37.果树科技面向国家重大需求Ⅴ:科技支撑水果盘子牢牢端在中国人手中,中国果树,2023.
38.中国重要落叶果树果实品质与熟期育种研究进展,园艺学报,2024
代表性发明专利
1.Application of high flavonoid elite germplasm ‘CSR6R6-777’in functional apple breeding,专利号PCT/CN2017/103348 ;
2.Application of high flavonoid elite germplasm ‘CSR6R6-777’in breeding for functional apple,专利号US 11,109,548 B2;
3.获自功能型苹果的黄烷醇和花青苷调控蛋白MsMYBPA1及其编码基因和应用,专利号ZL201710249645.2;
4.获自功能型苹果的黄酮醇调控蛋白MsMYB22及其编码基因和应用,专利号ZL201610301361.9;
5.获自功能型苹果的黄烷醇调控蛋白MsMYB12L及其编码基因和应用,专利号ZL201610300919.1;
6.“三选两早一促”的苹果育种法,专利号ZL201310205419.6;
7.高类黄酮优异种质‘CSR6R6-777’在功能型苹果育种中的应用,专利号ZL201611138572.1;
8.果树多种源品质育种法,专利号ZL201510428448.8;
9.一种易着色苹果品种培育法,专利号ZL201510890141.X;
10.持续多代芽变选种及其与杂交育种联合对苹果红色性状持续改良的方法,专利号ZL201710092300.0;
11.一种适用于高类黄酮苹果新品系的组培快繁法,ZL201710236032.5;
12.果树“三芽二度一单轴”快速整形早期丰产栽培法,专利号ZL201510780001.7;
13.三位一体的“中国式苹果宽行高干省力高效”栽培法,专利号ZL201510990112.0;
14.果园种植长毛野豌豆的培肥地力法,专利号ZL201610005415.7;
15.一种功能型苹果酒的多功能酿酒分馏器,专利号ZL201710081477.0;
16.一种功能型苹果酒的多效冷凝烤酒器,专利号ZL201710081388.6;
17.一种甜高型高类黄酮苹果酒酿制方法,专利号ZL201710524265.5;
18.一种甜柔型高类黄酮苹果酒酿制方法,专利号ZL201710522619.2;
19.一种甜低型高类黄酮苹果酒酿制方法,专利号ZL201710524304.1;
20.利用远缘杂交创造核果类果树新种质的三级放大法,专利号ZL200310105489.0;
21.梨优异加工品质新品种的创制与应用,ZL201710356335.0;
22.梨快速整形早果丰产栽培法,专利号ZL202011209395.8。
代表性水果品种
1.高类黄酮苹果新品种‘幸红’,良种编号鲁 S-SV-MD-010-2019;
2.高类黄酮苹果新品种‘福红’,良种编号鲁 S-SV-MD-008-2018;
3.高类黄酮苹果新品种‘美红’,良种编号鲁 S-SV-MD-010-2018;
4.高类黄酮苹果新品种‘满红’,良种编号鲁 S-SV-MD-009-2018;
5.短枝型苹果新品种‘龙富’,良种编号鲁农审2012054号;
6.晚熟苹果新品种‘山农红’,良种编号鲁农审2013051号;
7.早熟苹果新品种‘泰山早霞’,良种编号鲁农审2008062号;
8.极晚熟梨新品种‘山农酥’,良种编号鲁农审2015064号;
9.胚培早熟杏新品种‘新世纪’,良种编号国S-SV-PA-021-2007;
在苹果种质资源与育种研究方向,每年招收博士研究生1-2名,硕士研究生3-4名,欢迎咨询并加盟本课题组。
联系方式:
电话:0538-8249338
邮箱: chanyetixi@163.com
办公地址:山东省泰安市岱宗大街61号山东农业大学国家重点实验室722。