主要研究方向：

始于约一万年前的粮食作物驯化，为人类提供了稳定的食物来源，奠定了现代文明的基础。粮食作物大部分驯化自野生禾本科植物，包括谷物类的小麦、水稻、玉米、大麦、高粱、燕麦和小米。而人类社会发展至今日，特别是工业革命之后快速现代化进程，让我们面临可持续性发展的严重挑战。对于依赖于化石能源的工业化社会，能源枯竭必将成为其发展的最大限制因素。同时，化石能源消耗所引起的温室气体排放和各种污染也严重威胁着环境安全。因此，一个摆在我们面前的重要科学问题是，我们能否利用现代生物学理论和方法，特别是基因组分析指导下的人工选择和分子育种技术，快速驯化培育新能源作物来提供充足的可再生清洁能源？

中国人口众多、耕地紧张，而且随着城市化和土壤侵蚀，保障粮食安全的耕地面积不断受到威胁，土地退化、荒漠化严重，生态环境日益脆弱。因此普遍担心中国没有足够的土地可供大规模生产生物质能，生物质能的发展面临“无米之炊”的尴尬局面。而我们的最新研究分析表明，中国大面积贫瘠、退化、不适合于粮食生产和有效放牧的边际性土地，可以用于种植新一代能源作物——芒草（Sang,GCBB 2011;JIPB 2011;Yan et al.GCBB 2011）。这种禾本科多年生C4草本植物耐旱、耐寒、耐贫瘠，生物量高；生产能源的同时，地下根茎还可以起到固碳、保持水土和生态恢复等有利作用。

随着禾本科基因组学的迅速发展，谷物驯化的遗传学研究最近取得了相当大的进展，对驯化的机理和进程在基因和基因组水平上都有了深入的认识。这些研究表明，选择少数甚至一个基因的突变就可以获得一个关键的农艺性状（Sang,Plant Physiology 2009）。例如，从落粒而不易收获的野生稻转变到不落粒而易收割的栽培稻就是由单核苷酸位点突变引起的，在强烈的人工选择下，这一突变得以在所有栽培稻中快速固定下来(Li et al.,Science 2006;Zhang et al.,New Phytologist 2009) 。因此，从群体遗传学理论出发，只要有足够大的起始群体和足够强的选择压，新作物的驯化是有可能在短期内完成的（Sang, JIPB 2011）。同时，我们从研究水稻驯化认识到,杂交可以帮助维持较高的遗传多样性并加速驯化过程（Sang & Ge，JIPB 2007，COGD 2007）。特别是在我们提出的水稻驯化组合模型中，由于一个驯化性状往往被一个主效基因所控制，而一开始起源于不同群体的驯化基因通过杂交和随后的选择才得以组合到现代水稻品种里。

所以，我们研究的重点是：利用我国得天独厚的芒草自然资源，在进一步理解粮食作物驯化机制的基础上，发展驯化生物学的理论和方法，快速驯化培育能够在我国广阔的边际性土地上大规模、可持续生产的新一代能源作物。

主要研究内容:

综合遗传学、基因组学，进化生物学和生态学，探讨植物多样性形成和变迁的机制，以及作物驯化的过程和机理。克隆在水稻驯化中起关键作用的基因，进而揭示水稻及谷类作物从野生植物驯化而来的分子基础和群体遗传学机制。分析中国生物质能源发展的潜力，探索新一代能源作物驯化的理论和方法，利用中国得天独厚的植物资源和大面积贫瘠、退化土地，集生物质能生产与生态恢复于一体，开发可再生能源，保障环境安全。

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