生物与医药导师团队之四——葛楚天导师团队

作者:文章来源:研究生院招生网点击数:10更新时间:2021-07-26

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团队概况及人才培养


葛楚天导师团队现有在职研究人员5人,在站博士后1名。拥有国家优秀青年科学基金获得者、浙江省“万人计划”青年拔尖人才、浙江省高校高水平创新团队带头人、浙江省151人才、浙江省高校中青年学科带头人、宁波市有突出贡献专家等人才。承担国家自然科学基金(优青、面上、青年)、国家重点研发计划子课题、浙江省杰出青年科学基金等科研项目10余项。团队聚焦水生动物繁殖与发育学研究,在龟鳖动物性别决定和控制上产生了一系列有重大影响的理论成果和技术成果,产生了良好的经济效益。在Science2篇)、Nature Communications2篇)、Genome ResearchCurrent BiologyDevelopmentGeneticsEndocrinology、中国科学:生命科学等期刊上发表论文30余篇,其中两篇Science研究论文系宁波地区、浙江省属高校、全国水产领域首次发表,属于历史性突破。研究成果先后被ScienceNatureNature Reviews Genetics等期刊highlight评论和正面引用,部分成果入编国际生物学经典教科书《Developmental Biology》(第12版),获得了农业部科技奖一等奖和浙江省科技进步奖二等奖。


2009年至今,团队已培养硕士研究生12名,目前在培硕士生14名。



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研究方向与内容


团队依托浙江万里学院动物性别与发育重点研究所,聚焦国际生命科学前沿,针对水产动物单性育种产业技术重大需求,致力于揭示动物性别决定、性腺发育与环境互作的机制及性控技术研究,形成一批原创性的理论和技术成果,努力打造我国水产领域有特色、高水平、有影响力的学术创新平台和高层次人才培育基地。团队以龟鳖等水产动物的品质提升和遗传改良为目标,开展龟鳖动物性别决定机制、性别控制与单性育苗、良种选育等相关研究,主要研究方向如下:

1)龟温度依赖型性别决定(TSD)的分子机制;

2)鳖遗传型性别决定(GSD)的分子基础;

3)中华鳖性别控制和单性育苗。


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团队导师风采


葛楚天,1983年生,博士,二级教授,博士生导师。浙江万里学院动物性别与发育重点研究所所长,生物与环境学院副院长。国家优秀青年科学基金获得者,浙江省“万人计划”青年拔尖人才,浙江省杰出青年科学基金获得者,浙江省高校高水平创新团队带头人,浙江省高校中青年学科带头人,浙江省高校创新领军人才,浙江省151人才,宁波市有突出贡献专家,中国畜牧兽医学会动物生理生化学分会理事。获2018中国十大新锐科技人物,浙江省师德先进个人,浙江省“三育人”先进个人和宁波市优秀教师等荣誉称号。


主要从事水生动物繁殖与发育生物学研究,在龟鳖动物性别决定的分子机制、性别控制与单性育苗等方面取得一系列研究成果。先后主持国家自然科学基金(优青、面上、青年)、国家重点研发计划子课题、浙江省杰出青年科学基金等国家、省部级科研项目10余项。以第一或通讯作者在Science2篇)、DevelopmentEndocrinologyGenetics、中国科学:生命科学等期刊上发表论文20余篇。以主要完成人获全国农牧渔业丰收成果奖一等奖和浙江省科技进步奖二等奖各1项。授权国家发明专利2项。


E-mail: cge@zwu.edu.cn


王宗吉,1988年生,博士,副研究员。 本硕博(2007-2016)毕业于华南理工大学,获基因组学/生物信息学博士学位。2017.03-2020.10,维也纳大学博士后。主要从事动物基因组学和性染色体演化研究。曾参与973计划“小型猪基因组学研究”,并作为骨干成员完成了国家自然科学基金(面上项目)1项。在ScienceNature CommunicationsGenome ResearchCurrent Biology等杂志发表研究论文18篇,其中(共同)第一作者8篇。


E-mail: zongji.wang@gmail.com 

肖玲,1989年生,博士,副研究员。本硕博(2007-2016)毕业于中山大学,获海洋生物学博士学位。2016.07-2020.06,中山大学博士后。主要从事水产动物性别调控机理及性别控制研究。主持国家自然科学基金青年基金1项、广东省自然科学基金1项,并参与多项国家级、省部级课题。以第一(含共同)或通讯作者在GenomicsFrontiers in Genetics等国内外学术期刊上发表SCI论文8篇。


E-mail: xiaoling@zwu.edu.cn

郭银,1989年生,博士,研究骨干。2016年毕业于中山大学,获水生生物学博士学位。2016.07-2020.10,中山大学博士后。主要从事鱼类和爬行动物性类固醇激素生殖调控研究。主持国家自然科学基金青年基金项目、中国博士后科学基金、广东省自然科学基金和中山大学高校基本科研业务费等科研项目。发表SCI论文8篇。


E-mail: guoyin10@163.com 

孙伟,1990年生,硕士,研究骨干。毕业于浙江万里学院,获生物工程硕士学位。2015.08-2016.02,美国宾州州立大学交流学习。目前主要从事龟鳖动物性别决定的分子调控机制和性别控制研究。目前主持浙江省公益性技术应用研究1项,并参与多项国家级、省部级课题。发表论文12篇,其中SCI收录8篇。


E-mail: sunwei0802@hotmail.com

陈其然,1993年生,博士,博士后。本科毕业于上海海洋大学,硕士、博士(2016-2021)毕业于日本东北大学,获农学博士学位。2018.03-2021.03,日本学术振兴会(JSPS)特别研究员DC1。主要从事水产生物发育和分子生物学相关的研究,解析视黄酸信号通路在动物生长中的关键作用。发表SCI论文4篇,其中第一作者3篇。两篇一作论文分别获得日本动物学会颁发的Zoological Science Award和期刊J EXP ZOOL PART BEditor’s Choice


E-mail: qaz6451@yahoo.co.jp


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在研主要科研项目



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团队获奖与研究生获奖


<团队主要获奖>

<研究生主要获奖>

<团队研究生惠航博参与央视

CCTV-10科教频道《科学动物园》录制>


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团队系列研究概述及成果简介


龟鳖类的两性异形与生产性状直接关联,单性群体具有养殖优势,因此性别决定机制研究与性别控制育种是龟鳖产业发展亟需解决的关键科学问题。目前龟鳖类性别决定和分化的机制研究较为滞后,阻碍了性控育种技术攻关,从而制约了我国龟鳖养殖业的可持续发展。
本课题组主要从事水产动物繁殖与发育学研究,近年来在龟鳖类动物性别决定分子机制和性别控制上形成了特色和优势,取得了国际瞩目的原创新性成果。(
1)创建了首个龟鳖动物基因功能鉴定技术;(2)挖掘和鉴定了若干个龟鳖类性别决定和分化的关键基因及其调控关系;(3)揭示了龟温度依赖型性别决定的调控通路Ca2+-pSTAT3-KDM6B,提出了“温度-表观遗传-性别决定基因”假说;(4)研制了一种中华鳖鳖性别控制技术,实现了产业化应用。在国际顶级期刊Science等上发表论文30余篇。




  1. 龟鳖动物基因功能研究技术


建立并优化了龟鳖胚胎活体注射方法,形成了一个基于病毒载体的基因功能缺失和获得在体研究平台,突破了龟鳖类繁殖与发育研究的关键技术问题。

龟鳖生殖和发育生物学研究长期落后于模式动物,主要原因是龟鳖胚胎注射存活率低(<5%),缺乏有效的活体基因编辑/操作技术。经过近5年的技术探索,建立并优化了龟鳖早期胚胎显微操作和注射技术,显著提高了胚胎存活率(40-70%),攻克了龟鳖活体研究的瓶颈问题。筛选获得了能高效感染龟鳖胚胎的病毒载体,成功将病毒载体介导的RNA干扰和过表达系统导入红耳龟和中华鳖早期胚胎,发现目标基因在胚胎内能长期地被敲低或过表达,有效实现了基因沉默和异位表达效应,从而建立了一种高效的龟鳖动物基因功能缺失和获得在体鉴定技术。

2.红耳龟温度依赖型性别决定(TSD)的分子机制


原创性地揭示了红耳龟
TSD 的调控通路Ca2+-pSTAT3-KDM6B,提出了“温度-表观遗传-性别决定基因”假说,为全面破译TSD机制奠定了重要基础。


温度依赖型性别决定(TSD)是一种奇特的表型可塑性现象,但其分子机制一直未被破解。团队以红耳龟为TSD动物模型,首先鉴定获得了一系列参与红耳龟性腺分化的相关基因,其中Dmrt1能启动未分化性腺向睾丸发育,是红耳龟雄性性别决定基因。与杜克大学Blanche课题组合作,原创性发现了组蛋白去甲基化酶KDM6B在红耳龟未分化性腺中呈温度依赖性表达,能快速响应温度变化,并且敲低Kdm6b导致80-87%MPT胚胎出现雄性向雌性性逆转。通过ChIP-qPCR证明了,KDM6B通过消除启动子区H3K27三甲基化标记,直接促进红耳龟雄性性别决定基因Dmrt1的表达。功能回复验证显示,Dmrt1的过表达能够恢复由Kdm6b缺陷引起的性逆转,揭示温度通过表观遗传因子KDM6B调控性别决定基因Dmrt1,从而启动性腺分化(Science, 2018)。随后研究发现,高温促进性腺体细胞Ca2+内流,激活pSTAT3pSTAT3维持在较高水平,直接抑制Kdm6b表达,继而抑制雄性性别决定基因Dmrt1表达,最终促进雌性发育;低温下,性腺体细胞胞内Ca2+水平低,pSTAT3维持在较低水平,Kdm6b高表达,激活Dmrt1表达,最终导致雄性发育(Science, 2020)。



3.中华鳖遗传型性别决定(GSD)的分子机制


挖掘和鉴定了一系列中华鳖性别决定和分化的关键基因,解析了它们间的调控关系,阐明了雌激素对性别决定的调控机制。

团队通过核型分析,验证了中华鳖性染色体属ZZ/ZW型,孵化温度与子代雌雄比例无显著相关性,从而明确了中华鳖性别决定方式属于遗传型。系统性地克隆获得了中华鳖性别决定和分化基因Dmrt1Sox9AmhFoxl2Cyp19a1,揭示了这些基因在性别决定和性腺分化过程中的表达规律,并通过功能缺失和获得研究,解析了它们在性腺分化中的生物学功能,以及彼此之间的调控关系;证明了Dmrt1能启动中华鳖未分化性腺向睾丸发育,是雄性性别决定通路的上游调控因子,Foxl2是雌性性别决定通路的上游调控基因。发现雌激素通过抑制雄性基因Dmrt1Sox9的表达,促进性腺向卵巢发育,同时明确了雌激素合成的关键时间和调控位点。



4.中华鳖性别控制和单性育苗

创建了一种高效的中华鳖高雄性诱导技术;成功制备了ZZ伪雌鳖,形成了一种全雄育苗策略。

基于雌激素的调控作用,建立了一个基于芳香化酶抑制剂的胚胎期高雄性诱导技术,雄性率>90%,孵化率>90%,在浙江、湖南等地中华鳖养殖企业进行了规模化应用推广,帮助企业增加利润数亿元,获得了全国农牧渔业丰收奖一等奖(农业部)和浙江省科技进步奖二等奖。同时成功制备了ZZ伪雌鳖,目前3龄伪雌鳖的卵巢发育情况良好,已出现各级卵泡,为ZZ伪雌鳖和ZZ雄鳖交配生产全雄鳖苗的单性育种策略奠定了重要基础。