植物发育生物学是研究植物个体发育规律及其调控机理的学科。高等植物个体发育从受精开始，通过细胞增大、分裂、分化和凋亡；经过胚胎发生，器官形成，开花及授粉受精等，形成一个非常复杂而有序的过程。这一个体发育过程既受控于植物个体的基因型，也是其内在遗传机制同环境条件相互作用的结果。对这一发育过程中的基因表达模式及其调控机理的研究，尤其是从分子、细胞、器官到整体不同层次上开展研究工作，已成为此领域研究的重要发展趋势。科学家预期，当基因组破译完成之后，生命科学的下一个重点将是研究如何由一个单细胞(受精卵)发育为复杂的多细胞个体，从而把发育生物学列为生命科学几大前沿学科之一。

    利用现代生物学技术方法，植物发育生物学研究近十余年来进展迅速。各国科学家已分离了一系列植物发育特定事件相关基因，并在细胞和分子水平上对其表达调控规律及其生物学功能进行了较深入透彻的分析。这些研究不仅在植物发育生物学理论上极为重要，而且也将为农业生产实践提供理论与技术指导。如在植物开花调控机理研究中，利用突变体分析和其它手段，众多相关基因包括MADS盒基因已被分离和鉴定；对其生物学功能分析、表达调控模式研究及基因间相互作用机理探讨已导致植物开花调控的ABC模型的建立，为植物发育生物学理论作出了重要贡献。而植物雄性不育，自交不亲和、胚和胚乳发育、植物抗逆及植物与环境互作规律等研究成果，将可直接或间接地应用于农业生产实践。这些研究已经为植物发育生物学奠定了坚实的理论基础和描绘了良好的应用前景。近年，我国植物发育生物学研究发展迅速。各高校及科研院所相继在开花调控机制、胚胎发生过程中的基因表达、植物发育相关基因分离和功能分析等方面做了很好的工作。

    武汉大学生命科学研究在中国科学院院士杨弘远教授的带领下，在植物发育生物学方面有较长期的研究历史。进入90年代以来，武汉大学植物发育生物学在国家级重点学科植物学的基础上，得到快速发展，形成了优势和特色。先后主持国家自然科学基金发育生物学学科的重大项目等有影响的科研课题，获得国家杰出青年科学基金项目、植物转基因研究项目、"863"项目、"973"项目和攀登计划项目等支持，承担了全国高校中迄今唯一的国家"211工程"植物发育生物学重点学科建设项目，现已批准为教育部重点实验室。设立了"植物发育生物学"长江学者计划特聘教授岗位并聘请了特聘教授。结合植物发育生物学研究热点，针对我国的实际，目前正开展下列各面的研究：植物生殖发育与生殖工程、植物发育分子生物学、植物分子细胞遗传学、植物发育遗传学、植物遗传工程、植物发育生理生化，并设有一个重点实验室。

    经过几十年的积累，武汉大学植物发育生物学已形成了良好的基础，特别是以"211工程"重点学科建设项目为契机，学校成立了以杨弘远院士为学术带头人、特聘教授吕应堂为主任的发育生物学研究中心，开设课程，招收发育生物学博士和硕士研究生。对于发育生物学研究中心学校予以重点支持，设立中心实验室。"211工程"植物发育生物学重点学科建设包括900万元中央拨款用于添置大型共享设备，如激光共焦显微镜、cooled CCD、DNA自动测序仪、基因枪、超速与高速离心机等。以博士生导师为带头人的各个研究方向实验室分室，具备开展研究所需的常规和专用设备。中心现有实验室使用面积3080m2,此外，还拥有植物温室、网室和培养室等等重要设施，为各方面的研究提供了先进的实验条件与保证。

    植物发育生物学研究中心建设成了一支团结、奋斗，相对稳定的学术队伍，一批在国内外获得博士学位，经过严格科学训练的年轻教师活跃在植物发育生物学教学第一线与科学研究前沿。中心现有固定人员15名，其中中科院院士1名，博士生导师6名，长江学者奖励计划特聘教授1名，国家级有突出贡献的中青年专家2名，省级有突出贡献中青年专家1名，有5人享受国务院政府津贴，45岁以下中青年骨干10人。

    武汉大学植物发育生物学中心具有较强的科学研究能力，1995年以来承担各种纵向项目71项，其中“863”项目2项，“973”项目2项，国家转基因植物专项2项，杰出青年基金1项，国家自然科学基金重大项目1项、重点项目1项、倾斜项目1项、基金面上项目22项，攀登计划2项，国家攻关3项，欧共体资助项目等国际合作课题3项，总经费超过1500万元。科学研究取得了一系列研究成果，近五年先后获得国家和省部级奖励10项，其中国家教委科技进步一等奖1项、国家自然科学奖三等奖1项（合作），在国内外学术刊物和国际学术会议上发表论文260余篇，为解决植物发育生物学基础理论问题和我国农业生产的重大技术问题作出了应有的贡献。

    武汉大学生物学是全国首批一级学科博士学位授权点。同时也是“国家理科基础科学研究与教学人才培养基地”。作为其带头学科，“植物发育生物学重点实验室”为本科生和全院相关学科研究生开设“发育生物学”、“发育遗传学”、“植物生殖生物学”、“植物信号转导机理”、“基因的表达与调控”、“发育生物学系列讲座”、“植物分子生物学”等课程，为我国植物发育生物学的发展培养高质量高层次的人才打下了良好的基础。

科研成果介绍：植物性细胞、受精及胚胎发生离体操作系统的创建与实验生物学研究 植物性细胞、受精及胚胎发生离体操作系统的创建与实验生物学研究 获奖名称：2004年国家自然科学二等奖 获 奖 人：杨弘远 周嫦 孙蒙祥 赵洁 获奖单位: 武汉大学 项目简介： 　　受精与胚胎发生是植物生殖生物学与发育生物学的重要研究内容，但由于被子植物的这一过程隐藏于层层孢子体组织（子房、胚珠）与配子体组织（胚囊）之内，所以传统方法主要是依靠切片技术对被固定杀死的组织内所发生的变化进行描述性的研究。虽然植物实验胚胎学数十年来已能采用离体操作技术对植物有性生殖过程进行实验性的研究，然而受制于实验对象的数量少、体积小，尤其是对周围组织的高度依赖性，在受精与早期胚胎发生这一环节的实验研究一直难以进行，直到20世纪90年代以后才得以兴起。杨弘远院士领导的课题组从事植物生殖的实验研究已有近30年历史。20世纪80年代中后期，认识到实验胚胎学的发展趋势是器官、组织操作向细胞、原生质体操作的水平提升，同时加强研究的多学科性与综合性，从而提出了植物实验生殖生物学与生殖细胞工程的研究思路。18年来，按照这个思路，本项目创建了植物受精与早期胚胎发生的新的离体操作技术，开展了有关的细胞生物学与分子生物学研究，形成了有特色并跻身国际同类研究前沿行列的研究体系： 　　1. 创建了在聚乙二醇（PEG）微滴中诱导单对精、卵细胞融合的技术。离体受精要求在一对雌、雄细胞之间进行融合。这方面国外已有"微电融合"的成功先例。他们起初试图引进这一专用设备未果，不得不另辟蹊径。最后终于建立了在PEG（聚乙二醇）微滴中诱导单对原生质体技术，以烟草为模式植物首次在双子叶植物中实现了离体受精。该技术立足于将现有PEG诱导原生质体群体融合的常规方法加以微量化、精确化，并具有不依赖昂贵进口设备的优点，以后为欧美研究者采用。他们进而研究了离体受精过程的连续的生活动态，并就防止多精入卵机制、细胞体积与融合关系、融合模式等问题提出了新见解。 　　2. 建立了单个受精卵培养与转化技术。受精卵培养要求培养技术的微量化，他们吸取国外"微室培养"的成功经验，同时自行摸索匹配的饲养细胞，取得了由单个受精卵培养再生植株的成功。在此基础上又提出合子转化的任务。合子数量少，体积小，国外只有个别实验室采用显微注射外源基因进行合子转化，但技术难度大，效率很差，我们自行研制了一种简易装置安装于电激仪中，使常规的电激技术适应了微量细胞的操作，兼有合子不易流失和电激后易于培养的优点。 　　3. 创建了花粉原生质体与体细胞原生质体融合、脱外壁花粉离体授粉、脱外壁小孢子培养等技术。利用上述独特的实验系统探讨了花粉发育生物学问题，并论证了花粉原生质体与脱外壁花粉与完整花粉相比在外源基因导入方面的优越性。进一步通过花粉原生质体和脱外壁花粉实验表明：脱壁花粉同样能通过孢子体发育启动胚胎发生以至再生孢子体植株；在一定条件下也能进行配子体发育萌发花粉管实现受精，从而证实了他们早先提出的花粉原生质体两条发育途径的设想。 　　4. 开展了胚胎发生早期基因分离的研究，以不同发育时期的幼胚为起始材料，通过RT-PCR、构建cDNA文库、差异筛选、差异显示等程序，分离出在烟草、水稻幼胚特定发育时期中表达的基因。建立了单胚RT-PCR和单细胞RT-PCR技术。 　　5. 研究了植物激素、钙、钙调素等在水稻、烟草受精与胚胎发生过程中的时空分布，揭示了若干有意义的现象。发现由柱头经花柱到珠孔的整个花粉管生长轨道是富含钙的质外体系统；助细胞在授粉前后钙含量出现规律性变化；还发现受精过程中胚囊内质外体中出现可能与雄配子运输有关的钙调素区带。在此基础上提出了雌蕊与胚囊中存在几类质外体系统及其在受精过程中的功能的整体观点。 　　本项研究先后受到国家自然科学基金"八五"重大项目与"九五"重点项目以及欧盟国际合作项目的资助，先后注入了20多名教师、研究生、博士后等研究人员的心血，共发表学术论文113篇，其中56篇被SCI收录。阶段性研究成果获1987年国家教委科技进步一等奖，2003年湖北省自然科学一等奖；总体研究成果获2004年国家自然科学二等奖。

科研成果介绍：中国水稻农家品种马尾粘败育株发现与马协CMS（马协A）选育和利用 中国水稻农家品种马尾粘败育株发现与马协CMS（马协A）选育和利用 获奖名称：2002年国家技术发明奖二等奖 获 奖 人：朱英国，余金洪，周培疆，张晓国，丁毅，朱仁山 获奖单位：武汉大学 项目简介 　　1984年在海南南繁时，在鄂西农家品种马尾粘大群体中发现了一株自然败育株，选育不育株与品质优的父本连续回交，经多代的精心选育，1987年育成马协型细胞质雄性不育系（马协A）。之后，对马协A进行了系统研究，取得了许多重要的研究成果。如培育出马协型不育系8个，其中马协A于1995年通过品种审定，1997年武金2A和武金3A通过湖北省科委鉴定，2002年香型优质不育系武香2A通过鉴定4个，具有叶片标记性状不育系武金4A已授权专利；选配马协型杂交稻新组合10个，其中大面积推广的有中稻马协63、马协958、马协725-4，晚稻有马协64、马协晚3等，正在参加省级区试的有武香880、武金201、武香725、武香988等。1994年以来，马协63在鄂、川、陕、赣、豫等省，累计推广面积1800万亩以上，马协118、马协64、马协晚3、马协958等，已推广300万亩以上，取得了很好的经济和社会效益。 　　项目的主要创新点：（1）思路创新，提出从农家水稻品种中发现不育种质资源，培育新质源不育系的设想。（2）材料、品种创新，从鄂西农家品种中发现不育株，育成马协系列不育系及马协型杂交稻。（3）研究创新，基础研究与育种实践紧密结合，揭示了马协型不育系生理生化、能量代谢及热力学特征。利用分子生物学手段研究证实马协型不育系与野败型不育系线粒体基因组和核基因组存在多态性。阐明了马协型不育系遗传学规律，育性恢复由两对主效基因控制。探明了马协型不育系细胞学基础，马协不育系花粉二核期败育，败育从营养核解体开始，不积累淀粉，是新的细胞质类型。（4）技术创新，建立了具有叶片标记性状不育系的选育方法，培育出了具有叶片标记性状的不育系，保证了杂交稻种子纯度。采用优质、高产、多抗相结合的综合育种技术，育成优质、高产、多抗马协型杂交稻 。

武大的植物发育生物学向来都是很牛的，尤其佩服杨弘远院士