张学勇长期从事小麦细胞遗传学、遗传多样性和种质创新、产量性状遗传解析等方面的研究。负责建立了我国小麦的核心种质和微核心种质，并提供利用和研究，在国内率先系统地提出了通过选择牵连效应分析发掘重要基因的思路、方法和技术体系，并对产量基因进行了深入的研究；在对偃麦草属物种基因组组成研究的基础上，于1996年提出“近着丝粒区域是多倍体中基因组分化的核心区域”，在小麦、大豆、玉米、油菜、番茄等作物中得到普遍证实。这些结果引起国际同行的关注，受邀在2008年国际动植物基因组学大会和第19届ITMI大会作特邀报告，并担任19届和21届ITMI国际组委会委员。
张学勇与法国科学家一起讨论小麦基因组学研究的新进展
孜孜求学，进入农作物基础研究领域
1984年，张学勇从甘肃农业大学农学系毕业，同年考入科学院西北植物研究所遗传育种专业攻读硕士学位，在导师李振声院士、陈漱阳研究员的指导下，进入了农作物基础研究领域，从分子层面，研究农作物的遗传基因密码。1987年硕士毕业后，在科学院西北植物研究所担任研究助理。1989年在农业科学院研究生院师从董玉琛院士继续作物遗传育种专业研究学习，攻读博士学位。1992年博士毕业后，在农科院作物品种资源研究所任助理研究员。1994年，在美国犹他州立大学做访问学者，攻读博士后。1996年，在农科院作物品种资源研究所担任副研究员，研究作物种质。1997年到意大利Tusica University做访问学者。
从2001年起，张学勇在农科院作物品种资源研究所，农科院作物品种资源研究所担任研究员，从事小麦种质资源及分子细胞遗传学研究。
张学勇在实验室工作
研究突破，发现小麦基因的核心区域和丰产的优异位叠加
1996年，张学勇在研究中取得重要突破，他发现小麦基因近着丝粒区域是多倍体中基因组分化的核心区域。这是国际上早发现小麦近着丝粒区域是小麦基因核心区域的科学发现，张学勇是这个领域取得突破的席科学家。
基因核心区域的发现，在大豆、玉米、油菜、番茄等作物中也得到了普遍证实。
张学勇通过对基因核心区域研究，克隆了完整的小麦着丝粒功能性反转录转座子（CRW），将目前发表的有关小麦着丝粒的重复序列全部定位在一个自主型的CRW上，发现CRW在多倍体形成过程中发生强烈的扩张和转座，又引起国际同行们高度关注。
张学勇完成了小麦3B染色体着丝粒区域的物理图谱绘制及着丝粒功能序列的甄别，提出“推陈出新”是小麦着丝粒区域反转录转座子的基本特征，相关论文在Plant Journal 发表。
张学勇还提出了“选择牵连效应分析——发掘重要基因的新思路”，利用小麦微核心种质和选择导入系发掘控制小麦穗粒数和千粒重的重要关键区段，找到了对育种具有显著正向遗传效应的优异等位变异，发现了控制穗粒数和千粒重的优异等位变异之间的加性效应，育种的过程其实就是将这些优异等位变异逐渐聚合的一个过程。这是小麦分子细胞遗传研究的重要结论。
穗粒数和千粒重在现代选育品种及选择导入系中都呈现出正相关系，控制穗粒数和千粒重的优异等位变异，使穗粒数和千粒重都呈现增多的趋势，同时优异等位变异在增加一个性状时，不会降低另一个性状，只会增效。
张学勇对影响小麦千粒重的关键基因TaGW2、 TaSus2的单元型及遗传效应、地理分布、育种演变等进行了系统地研究。这些工作为小麦产量性状的遗传解析找到了新的思路，为基因组选择育种找到了新的突破口。
河南地神重要中麦66千亩繁种田
攻克973项目，核心种质研究上取得成绩
张学勇带领团队，组织攻克了973项目，即对主要农作物的核心种质进行了系统的分析，对核心种质中的多样性，重要农艺性状中的单元型及互作性进行了系统的研究，建立了结论，该项目在2011年通过中期评估，被评为优秀项目，并获得600万元的追加预算。
2011年起，张学勇担任农业部作物基因资源与种质创制重点实验室主任，他创建了农业部作物基因资源与种质资源创制学科群，详细总结和撰写报告，学科群在2012年度农业部学科建设评比中获得第二名的好成绩。
2008年在日本大阪，张学勇组织举办了第三届亚洲动植物染色体研究学术讨论会。2010年在北京，张学勇老师组织举办了第4届亚洲动植物染色体研究学术讨论会。
小麦穗部表型的多样性
在科学、科学通报、农业科学等刊物发表论文96篇，被引用1000余次，并被《农业科学》授予“高影响力作者”称号。任研究员以来，共发表SCI论文22篇，获得3项。审定新品种1个。
张学勇从事作物基础研究36年，孜孜不倦，勤勤恳恳，在平凡的岗位上，做出了不平凡的成绩。在小麦分子细胞遗传学领域取得重要突破，是小麦基因核心种质理论的发现者、创建者，为我国基因育种找到了新思路新途径，是一位优秀的科技工作者，一位优秀的分子细胞遗传学家。
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