旋花科進化(huà)組長(cháng)期關注番薯屬遺傳轉化(huà)、基因組學研究以及生物(wù)信息學分(fēn)析工作，集中于研究甘薯塊根膨大(dà)機制、六倍體甘薯基因組組成和(hé)起源等，主要研究成果發表在Nature Plants，Nature Communications，Plant Science等學術期刊上。研究組長(cháng)楊俊應Frontiers in Plant Science雜(zá)志邀請作爲客座副主編組織Genetics and Genomics of Polyploid Plants研究專題。

1 建立和(hé)優化(huà)了(le)高(gāo)效的(de)甘薯遺傳轉化(huà)體系用(yòng)于研究塊根形成機理(lǐ)

研究團隊建立了(le)以胚性懸浮細胞系爲受體、經根癌農杆菌介導的(de)高(gāo)效甘薯遺傳轉化(huà)體系，完成了(le)多(duō)個(gè)優良品種的(de)轉基因操作，并對(duì)甘薯遺傳轉化(huà)的(de)幾個(gè)關鍵步驟進行了(le)優化(huà)，包括選擇适宜的(de)抑菌劑和(hé)篩選劑及其最佳使用(yòng)濃度。相關研究工作表明(míng)在甘薯中澱粉分(fēn)支酶，尤其是澱粉分(fēn)支酶II，是澱粉合成和(hé)産量形成的(de)關鍵基因；RNA幹擾GBSSI及SBE的(de)表達是創制糯性及高(gāo)直鏈澱粉的(de)有效策略。新型糯性或高(gāo)直鏈澱粉在造紙、紡織、膠黏劑、澱粉塑料等工業中應用(yòng)潛力巨大(dà)，也(yě)是研究澱粉粒結構和(hé)形态建成理(lǐ)想的(de)材料。優化(huà)的(de)遺傳轉化(huà)體系和(hé)建立的(de)高(gāo)通(tōng)量直鏈澱粉含量預測近紅外分(fēn)析模型爲甘薯育種研發提供了(le)技術支撐，促進了(le)甘薯産業在我國糧食安全和(hé)可(kě)持續發展中發揮更大(dà)的(de)作用(yòng)。

2 完成六倍體甘薯基因組測序回溯甘薯物(wù)種起源曆史

我國甘薯産量巨大(dà)，但是複雜(zá)的(de)遺傳背景一直以來(lái)是制約甘薯研究的(de)瓶頸，甘薯起源問題懸而未決。甘薯基因組共有約4.4億個(gè)堿基對(duì)，單組大(dà)小在700M到800M之間。雖然近年來(lái)高(gāo)通(tōng)量測序技術日新月(yuè)異，但解析多(duō)倍體基因組仍然面臨著(zhe)巨大(dà)的(de)障礙。

中科院上海辰山植物(wù)科學研究中心和(hé)中科院上海植物(wù)生理(lǐ)生态研究所共同發起“國際甘薯基因組計劃”，聯合德國馬普學會分(fēn)子遺傳研究所和(hé)分(fēn)子植物(wù)生理(lǐ)研究所共同開展研究。研究團隊發揮多(duō)邊合作優勢，曆時(shí)1年半，攻克了(le)多(duō)倍體基因組組裝的(de)世界性難題，采用(yòng)Illumina測序技術，自主開發了(le)一套全新的(de)多(duō)倍體單倍型化(huà)分(fēn)析軟件，成功地繪制了(le)甘薯基因組的(de)精細圖，揭示了(le)這(zhè)一重要作物(wù)的(de)物(wù)種起源曆史。

該研究不僅将絕大(dà)部分(fēn)基因組序列定位到對(duì)應染色體上，還(hái)通(tōng)過全新生物(wù)信息學方法，将六倍體的(de)六組染色體分(fēn)開，從而揭示了(le)在甘薯的(de)90條染色體中，有30條染色體來(lái)源于其二倍體祖先種，另外60條染色體來(lái)源于其四倍體祖先種；約50萬年前，二倍體祖先種和(hé)四倍體祖先種之間的(de)一次種間雜(zá)交孕育了(le)今天的(de)重要作物(wù)。這(zhè)一發現破解了(le)甘薯起源的(de)謎題，爲合理(lǐ)利用(yòng)甘薯近源野生種提供了(le)嶄新的(de)思路。同時(shí)，相關研究成果爲其它複雜(zá)多(duō)倍體基因組測序提供了(le)完善可(kě)靠的(de)策略與技術，将大(dà)力推動資源植物(wù)功能基因組學研究的(de)進程。

3 建立了(le)旋花科基因組研究全球協作網絡和(hé)番薯屬基因組數據庫

旋花科植物(wù)多(duō)樣性非常豐富，甘薯、牽牛花、菟絲子、空心菜都是旋花科植物(wù)，它們分(fēn)屬農作物(wù)、觀賞植物(wù)、中草(cǎo)藥以及蔬菜。旋花科進化(huà)組發起的(de)“旋花科植物(wù)基因組計劃”，旨在與全球科學家一道，利用(yòng)“旋花科植物(wù)基因組計劃”獲得(de)的(de)基因組數據揭示旋花科的(de)演化(huà)曆程，同時(shí)選育出更好的(de)作物(wù)品種。目前，研究團隊已經建立了(le)“番薯屬基因組數據庫”網站，逐步公布測序結果，供全球同行使用(yòng)。該網站的(de)服務器目前有兩個(gè)，一個(gè)位于我國華北(běi)地區(qū)，一個(gè)位于德國馬普。預計在未來(lái)的(de)5到10年内，研究團隊将測序旋花科所有已知的(de)1608種植物(wù)的(de)基因組。屆時(shí)，旋花科或将成爲植物(wù)界首個(gè)被完全測序的(de)“科”。依據這(zhè)一整個(gè)“科”所有植物(wù)的(de)基因組信息，有望揭開植物(wù)生物(wù)多(duō)樣性的(de)更多(duō)秘密，爲農林(lín)育種提供幫助。

洪堡學者 
衛志明(míng)青年創新獎 
泰安市科技進步一等獎 
山東省農業科學院科技開發成果獎 
Prosper.Net-Scopus青年科學家獎

無

• 楊俊，1982年生，博士，副研究員(yuán)，洪堡學者，中國科學院青年創新促進會成員(yuán)。2011年中國科學院博士畢業，獲優秀畢業生稱号。2013年接受德國洪堡基金會（Alexander von Humboldt Stiftung）邀請前往柏林(lín)馬普分(fēn)子遺傳所從事獨立研究，主攻多(duō)倍體基因組組裝難題。2016年初正式加入上海辰山植物園，并開始組建旋花科進化(huà)研究組。近年先後參加了(le)科技部國際合作專項以及自然科學基金青年項目的(de)研究工作，建立和(hé)優化(huà)了(le)高(gāo)效甘薯遺傳轉化(huà)體系用(yòng)于研究塊根形成機理(lǐ)，完成了(le)六倍體甘薯基因組測序，建立了(le)旋花科基因組研究全球協作網絡和(hé)番薯屬基因組數據庫。

• Yang, J*, and Huang, X* (2018). A new high-quality genome sequence in soybean. Science China Life Sciences 61:1-2; https://doi.org/10.1007/s11427-018-9431-8

•  

• Zhao Q*, Yang J*, Liu J, Cui M, Fang Y, Qiu W, Shang H, Xu Z, Wei Y, Yang L, Hu Y, Chen XY, Martin C. (2018) A draft reference genome sequence for Scutellaria baicalensis Georgi. bioRxiv, 398032; doi: https://doi.org/10.1101/398032

•  

• Wang H*, Wang C, Fan W, Yang J, Appelhagen I, Wu Y, Zhang P* (2018) A novel glycosyltransferase catalyses the transfer of glucose to glucosylated anthocyanins in purple sweet potato. Journal of Experimental Botany, doi:10.1093/jxb/ery305

•  

• Yang J*, Moeinzadeh M*, Kuhl H, Helmuthj, Xiao P, Haas S, Liu G, Zheng J, Sun Z, Fan W, Deng G, Wang H, Hu F, Zhao S, Fernie AR, Boerno S, Timmermann B, Zhang P & Vingron M. (2017) Haplotype-resolved sweet potato genome traces back its hexaploidization history. Nature Plants 3: 696–703.

•  

• 胡永紅, 楊舒婷, 楊俊, 萬吉爾, 陳曉亞. (2017) 植物(wù)園支持城(chéng)市可(kě)持續發展的(de)思考——以上海辰山植物園爲例. 生物(wù)多(duō)樣性 09: 951~958

•  

• 孫哲, 範維娟, 劉桂玲, 田昌庚, 張鵬, 柳洪鵑, 楊俊, 趙豐玲, 史春餘. (2017) 幹旱脅迫下(xià)外源ABA對(duì)甘薯苗期葉片光(guāng)合特性及相關生理(lǐ)指标的(de)影(yǐng)響. 植物(wù)生理(lǐ)學報 53 (5): 873–880 

•  

• 楊俊, 範維娟, 王紅霞, 趙姗姗, 吳銀亮, 張鵬. (2017) 番薯屬植物(wù)基因組測序最新進展. 植物(wù)生理(lǐ)學報 53 (5): 768–771

•  

• 吳銀亮, 王紅霞, 楊俊, 範維娟, 楊楠, 殷旻昊, 張鵬. (2017) 甘薯儲藏根形成及其調控機制研究進展. 植物(wù)生理(lǐ)學報 53 (5): 749–757

•  

• 趙姗姗, 楊俊. (2017) 中藥菟絲子的(de)研究現狀與展望. 植物(wù)學研究. 6 (3): 175-184.

•  

• An D, Ma Q, Wang H, Yang J, Zhou W, Zhang P (2017) Cassava C-repeat binding factor 1 gene responds to low temperature and enhances cold tolerance when overexpressed in Arabidopsis and cassava. Plant Molecular Biology 94(1-2):109-124.

•  

• Fan WJ, Wang HX, Wu YL, Yang N, Yang J, Zhang P (2017) H+-pyrophosphatase IbVP1 promotes efficient iron use in sweet potato [Ipomoea batatas (L.) Lam.]. Plant Biotechnology Journal. 15: 698-712.

•  

• Yang J, Moeinzadeh M, Kuhl H, Helmuthj, Xiao P, Liu G, Zheng J, Sun Z, Fan W, Deng G, Wang H, Hu F, Fernie AR, Timmermann B, Zhang P & Vingron M. (2016) The haplotype-resolved genome sequence of hexaploid Ipomoea batatas reveals its evolutionary history. bioRxiv, 064428.

•  

• Wang H, Yang J, Zhang M, Fan W, Firon N, Pattanaik S, Yuan L, Zhang P. (2016) Altered phenylpropanoid metabolism in the maize Lc-expressed sweet potato (Ipomoea batatas) affects storage root development. Scientific Reports 6: 18645.

•  

• Zhou W, Yang J, Hong Y, Liu G, Zheng J, Gu Z, Zhang P. (2015) Impact of amylose content on starch physicochemical properties in transgenic sweet potato. Carbohydrate Polymers 122: 417-427.

•  

• Wang W, Feng B, Xiao J, Xia Z, Zhou X, Li P, Zhang W, Wang Y, Møller BL, Zhang P, Luo MC, Xiao G, Liu J, Yang J, Chen S, Rabinowicz PD, et al. (2014) Cassava genome from a wild ancestor to cultivated varieties. Nature Communications 5: 5110.

•  

• Xu J, Yang J, Duan X, Jiang Y, Zhang P. (2014) Increased expression of native cytosolic Cu/Zn superoxide dismutase and ascorbate peroxidase improves tolerance to oxidative and chilling stresses in cassava (Manihot esculenta Crantz). BMC Plant Biology 14: 208.

•  

• Liu J, Yang J, Bi H, Zhang P. (2014) Why mosaic? Gene expression profiling of African cassava mosaic virus‐infected cassava reveals the effect of chlorophyll degradation on symptom development. Journal of Integrative Plant Biology 56 (2): 122-132. 

•  

• 張鵬，楊俊，周文智，王紅霞，馬秋香. (2014) 能源木(mù)薯高(gāo)澱粉抗逆分(fēn)子育種研究進展與展望. 生命科學 26 (5): 465-473.

•  

• 劉中良, 鄭建利, 楊俊, 田昌庚, 趙豐玲, 張鵬, 劉桂玲. (2014) 不同澱粉型甘薯品種全粉糊化(huà)特性的(de)比較. 上海交通(tōng)大(dà)學學報(農業科學版) 02: 42~47

•  

• 鄭建利, 劉桂玲, 劉中良, 楊俊, 田長(cháng)庚, 趙豐玲, 孫哲, 張鵬. (2014) 甘薯不同品種田間産量與澱粉糊化(huà)特性的(de)比較研究. 中國農學通(tōng)報 30 (9): 192-197.

•  

• 劉中良, 鄭建利, 楊俊, 田昌庚, 趙豐玲, 張鵬, 劉桂玲. (2014) 甘薯不同生育期種薯萌芽性及耐儲性差異研究. 山東農業科學 01: 37~39

•  

• Sun F, Liang C, Whelan J, Yang J, Zhang P, Lim BL. (2013) Global transcriptome analysis of AtPAP2-overexpressing Arabidopsis thaliana with elevated ATP. BMC Genomics 14 (1): 752. 

•  

• Wang H, Fan W, Li H, Yang J, Huang J, Zhang P. (2013) Functional characterization of dihydroflavonol-4-reductase in anthocyanin biosynthesis of purple sweet potato underlies the direct evidence of anthocyanins function against abiotic stresses. PLoS ONE 8 (11): e78484.

•  

• Xu J, Duan X, Yang J, Beeching JR, Zhang P. (2013) Coupled expression of Cu/Zn-superoxide dismutase and catalase in cassava improves tolerance against cold and drought stresses. Plant Signal Behavior 8: e24525.

•  

• Xu J, Duan XG, Yang J, Beeching JR, Zhang P. (2013) Enhanced reactive oxygen species scavenging by overproduction of superoxide dismutase and catalase delays post-harvest physiological deterioration of cassava storage roots. Plant Physiology, 161 (3): 1517-1528.

•  

• 張鵬, 安冬, 馬秋香, 王紅霞, 王連軍, 許佳, 楊俊, 周文智. (2013) 木(mù)薯分(fēn)子育種中若幹基本科學問題的(de)思考與研究進展. 中國科學: 生命科學 43 (12):1082–1089.

•  

• 劉中良, 鄭建利, 劉桂玲, 楊俊, 田長(cháng)庚, 趙豐玲, 張鵬. (2013) 不同品種紫薯全粉糊化(huà)特性比較. 山東農業科學 10: 48~50+55

•  

• 趙姗姗，楊俊，周文智，張鵬. (2013) 薯類植物(wù)中的(de)澱粉生物(wù)合成及關鍵酶. 植物(wù)學研究. 2 (1): 24-33.

•  

• An D, Yang J, Zhang P. (2012) Transcriptome profiling of low temperature-treated cassava apical shoots showed dynamic responses of tropical plant to cold stress. BMC Genomics, 13:64 doi:10.1186/1471-2164-13-64.

•  

• 劉桂玲, 張鵬, 鄭建利, 楊俊, 趙豐玲, 田昌庚, 史春餘. (2012) 不同類型甘薯品種主要經濟性狀和(hé)營養成分(fēn)差異. 中國糧油學報. 27 (2): 10-13.

•  

• Yang J, Bi HP, Fan WJ, Zhang M, Wang HX, Zhang P. (2011) Efficient embryogenic suspension culturing and rapid transformation of a range of elite genotypes of sweet potato (Ipomoea batatas [L.] Lam.). Plant Science 181: 701-711.

•  

• Yang J, An D, Zhang P. (2011) Expression profiling of cassava storage roots reveals an active process of glycolysis/gluconeogenesis. Journal of Integrative Plant Biology 53 (3): 193-211. 

•  

• 楊俊, 張敏, 張鵬. (2011) 甘薯遺傳轉化(huà)及其在分(fēn)子育種中的(de)應用(yòng). 植物(wù)生理(lǐ)學報 47 (5): 427-436.8. 

•  

• 圖書(shū)章(zhāng)節

• Zhang P, Ma Q, Naconsie M, Wu X, Zhou W, Yang J. (2017) Advances in genetic modification of cassava. In book: Achieving sustainable cultivation of cassava Volume 2: Genetic resources, breeding, pests and diseases, Edition: 1, Chapter: 5, Publisher: Burleigh Dodds Science Publishing Limited, Editors: Dr. Clair Hershey, pp.20

•  

• Zhang P, Fan W, Wang H, Wu Y, Zhou W, Yang J. (2017) Developing new sweet potato varieties with improved performance. In book: Achieving sustainable cultivation of potatoes Volume 1, Chapter: Developing new sweet potato varieties with improved performance, Publisher: Burleigh Dodds Science Publishing, Editors: Prof. Gefu Wang-Pruski