齊魯師學院能源植物研究所

1、齊魯師范學院能源植物研究所生物質(zhì)能源研究是我國的重要戰(zhàn)略研究方向，是國家應對未來化 石能源短缺與全球氣候變化的重要戰(zhàn)略組成部分。國家“十二五” 生物技術發(fā)展規(guī)劃把生物能源技術列為重點研發(fā)的關鍵技術。本研 究所將根據(jù)國家農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求，結合山東省氣 候土壤條件以及我們學科梯隊的研究優(yōu)勢，選育適合山東地區(qū)發(fā)展的 能源植物種質(zhì)資源，同時研究植物光合產(chǎn)物(細胞壁物質(zhì)、細胞內(nèi)可 溶性糖與脂肪酸)的合成、轉(zhuǎn)運與積累機理，并在此基礎上對能源植 物進行遺傳改良，最終通過與栽培與生產(chǎn)技術的集成研究，實現(xiàn)生物 質(zhì)能源利用的產(chǎn)業(yè)化。研究所現(xiàn)有研究人員11人，其中具有高級職稱的研究人員6人， 有博士學位

2、的研究人員5人。近五年來研究所研究人員作為主持人主 持國家基金面上項目1項、省自然基金3項；作為主要參與人參與國 家“973”項目1項、“863”項目2項、國家自然基金面上項目4項、 省自然基金6項。研究所現(xiàn)有科研實驗室559.4平米，其中包括一個植物組織培養(yǎng) 室、兩間氣候室、一間共聚焦顯微鏡室、一間遺傳分析室、一間細胞 及免疫組化室、一間蛋白工作室、一間分子生物學實驗室、一間學術 交流室。在校區(qū)內(nèi)設有作物常規(guī)育種試驗田12畝，并在東營廣饒和 濰坊濱海區(qū)建有濱海鹽土與鹽化土環(huán)境試驗田100畝。實驗室科研儀 器設備資產(chǎn)總值657萬元，含共聚焦顯微鏡(olympus fv1000s-tirfm)

3、微分干涉顯微鏡(leica dfc425c)、超薄切片機 (leica uc7)近紅外分析儀(perten)、高壓液相色譜儀、氣相 色譜儀、大容量低溫高速離心機(eppcndorf) 梯度降溫pcr擴增儀(eppendorf)等大型科研儀器。目前，研究所的工作主要集中在三個研究方向：1. 能源植物種質(zhì)資源與選育研究以各類具有潛在利用價值的生物質(zhì)能源植物為研究對象，分析植 物能量轉(zhuǎn)換效率與有機質(zhì)累積量、周轉(zhuǎn)率，建立能源植物種質(zhì)庫和數(shù) 據(jù)庫，從中篩選出適應華北地區(qū)氣候土壤條件的耐鹽、高產(chǎn)、高效能 源植物種類，并通過現(xiàn)代育種手段進行誘變、篩選與培育，提高能源 植物的光合產(chǎn)物積累量。重點結合山東黃河三

4、角洲地區(qū)濱海鹽土與鹽 化土環(huán)境，選育耐鹽堿、耐咸水灌溉的高產(chǎn)能源植物和海水、鹵水環(huán) 境中的產(chǎn)油微藻，以實現(xiàn)“不與人爭糧，不與糧爭地”的能源植物發(fā) 展目標，為第二代、第三代生物質(zhì)液體燃料的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)提供重要生 物質(zhì)原料。以高光效c4植物玉米已經(jīng)公布dna序列的自交系為研究材料， 構建大規(guī)模的ems突變體庫，同時利用高抗性的玉米野生種大芻草 為供體，構建以現(xiàn)代玉米自交系為受體材料的大芻草滲入系，重點觀 察分析每一個突變體在各個生長發(fā)育階段及逆境條件下的光合產(chǎn)物 合成、轉(zhuǎn)運、積累方面的表型差異，將每一個觀察到表型的突變體重 測序，獲得較大規(guī)模的玉米的基因型和表型數(shù)據(jù)庫，為本所其它研究 方面深入研究植

5、物光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運與積累機理提供研究材料。2. 植物細胞壁沉積機理研究陸生植物光合作用每年產(chǎn)生mojoox"噸的生物量，其中細胞 壁占總生物量的70%。細胞壁主要成分是纖維素、半纖維素與木質(zhì)素， 其中纖維素、半纖維素是細胞壁的主要組成部分，約占69.1-88.4%, 植物細胞壁中這些組分是制取纖維素乙醇的原料。作為第二代生物質(zhì) 能源材料，纖維素乙醇生產(chǎn)還沒有市場化，主要技術瓶頸是生產(chǎn)成本 太高。本方向?qū)⒃诜肿铀缴涎芯考毎谖镔|(zhì)在細胞壁中的沉積機理， 克隆與細胞壁物質(zhì)沉積有關的基因。在植物中通過對這些基因的操 作，達到優(yōu)化細胞壁的結構和成分的目的，有效降低材料預處理及纖 維素糖化的成本。

6、本方向在擬南芥植物中已經(jīng)克隆鑒定了與細胞壁木 質(zhì)素沉積相關的基因，獲得了擬南芥次生壁加厚異常的突變體。未來 將在已有的研究基礎上，利用c4能源植物玉米為材料，結合玉米ems 突變體表型，篩選得到細胞壁成分改良的品系，利用該突變體研究玉 米細胞壁成分的沉積機理。該品系的秸稈可以進一步開發(fā)為纖維素乙 醇的生產(chǎn)原料。3植物細胞可溶性糖、淀粉、脂肪酸脂代謝機理與遺傳改良細胞可溶性糖與脂肪酸是燃料乙醇與生物柴油的主要來源，是最 容易轉(zhuǎn)化為生物燃料的生物質(zhì)能源。本方向?qū)⒗媒斩捄橇匡@著不 同的玉米突變體與甜高粱株系，通過比較基因組研究，克隆鑒定與光 合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運相關的基因，為培育高含糖量能源植物奠定理論研究基 礎。能源植物栽培技術與加工技術研究是決定能源植物產(chǎn)業(yè)化成敗 的關鍵環(huán)節(jié)。本方向?qū)⒀芯扛黝惸茉粗参锏脑耘嗉夹g體系，針對黃河 三角洲地區(qū)淡水資源嚴重不足的現(xiàn)狀，重點研究鹽堿地區(qū)咸水與半咸 水灌溉條件下的能源植物大田栽培技術體系，并通過產(chǎn)學研結合，研 究能源植物機械化收獲、加工轉(zhuǎn)化技術，實現(xiàn)能源植物研究技術集成 與創(chuàng)新。研究梯隊組成及方向：李師鵬（所長）細胞壁物質(zhì)沉積機理路小鐸（副所長）