湖北日報(bào)全媒記者 韓曉玲 通訊員 蔣朝常
“實(shí)驗(yàn)室玉米團(tuán)隊(duì)面向國家重大需求，在玉米重要性狀的機(jī)制解析和基因克隆、育種技術(shù)創(chuàng)新等方面有所突破。”9月8日，談及玉米團(tuán)隊(duì)一系列新成果時(shí)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任嚴(yán)建兵教授說，團(tuán)隊(duì)的下一步目標(biāo)是圍繞國家重大需求，集成各個(gè)研究環(huán)節(jié)，建立全基因組育種技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)玉米關(guān)鍵種源創(chuàng)新。
湖北洪山實(shí)驗(yàn)室聚焦生物育種領(lǐng)域，將主要農(nóng)作物、主要園藝作物、畜禽、水產(chǎn)、微生物納入研究范圍。嚴(yán)建兵教授領(lǐng)銜的玉米團(tuán)隊(duì)，是其中一支研究團(tuán)隊(duì)。
玉米團(tuán)隊(duì)克隆一批重要基因
上月，嚴(yán)建兵教授團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究成果在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)雜志《自然·通訊》，揭示玉米單向雜交不親和的奧秘。
玉米屬于異花授粉的作物，異交率非常高。然而有一類特殊的玉米，能為其他種類玉米授粉結(jié)實(shí)，卻“排斥”其他種類玉米的花粉，這種現(xiàn)象被稱為單向雜交不親和。嚴(yán)建兵團(tuán)隊(duì)通過研究，在目標(biāo)區(qū)間內(nèi)鑒定到三類共7個(gè)可能決定不親和表型的基因，并提出一個(gè)解釋其成因的三基因遺傳模型。
“這三類基因有著不同‘性格’，相互博弈，最終決定玉米的單向雜交不親和現(xiàn)象。”嚴(yán)建兵介紹，該成果不僅對理解物種的生殖隔離這一重大基礎(chǔ)科學(xué)問題有理論意義，也對作物遺傳改良尤其是雜交制種有應(yīng)用價(jià)值。
有趣的是，研究團(tuán)隊(duì)巧妙借助了中國古代神話小說《封神演義》中的哪吒、雷震子、哼哈二將，生動(dòng)形象地解釋三類基因之間的關(guān)系，并繪制了一幅示意的畫稿，隨論文一起發(fā)表。嚴(yán)建兵告訴湖北日報(bào)全媒記者，這是希望在介紹科研成果的同時(shí)，也向國際傳播中華傳統(tǒng)文化。
今年以來，玉米團(tuán)隊(duì)的一系列研究成果引起國內(nèi)外同行關(guān)注：發(fā)現(xiàn)可同時(shí)提高水稻玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵基因，揭示玉米和水稻趨同選擇的奧秘；創(chuàng)新玉米單倍體誘導(dǎo)方法，有助提高育種效率；構(gòu)建首個(gè)玉蜀黍?qū)?ldquo;超級(jí)泛基因組”圖譜，助力玉米遺傳改良；成功克隆一個(gè)廣譜抗病基因，能顯著提高玉米對南方銹病的抗性……
“加快生物育種創(chuàng)新，開展種源關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，核心之一在于基因。”嚴(yán)建兵說，團(tuán)隊(duì)已成功克隆一批有重要價(jià)值的基因，將努力把基因克隆和機(jī)制解析的能力轉(zhuǎn)化為種源創(chuàng)新的能力，把基因組研究的優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為基因組育種的優(yōu)勢。通過遺傳改良，提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，尤其是玉米蛋白質(zhì)含量。
推動(dòng)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合
玉米團(tuán)隊(duì)成員邱法展是華中農(nóng)大植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授，主持完成和在研多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和重大研究計(jì)劃等國家級(jí)項(xiàng)目。洪山實(shí)驗(yàn)室成立后，作為固定研究人員，他的分工是為玉米分子設(shè)計(jì)育種，主要開展重要性狀功能標(biāo)記開發(fā)、高通量低成本基因型檢測體系構(gòu)建及重要材料遺傳改良和重要種源創(chuàng)制。最近，邱法展手頭上正在做的工作，包括高通量基因型檢測體系構(gòu)建、服務(wù)國內(nèi)多個(gè)優(yōu)勢種業(yè)企業(yè)重要玉米育種材料的抗病性遺傳改良、優(yōu)異種質(zhì)資源創(chuàng)新、該校襄陽智慧農(nóng)業(yè)基地建設(shè)推動(dòng)、鮮食水果玉米服務(wù)鄉(xiāng)村振興等。
“洪山實(shí)驗(yàn)室圍繞產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，努力打通從關(guān)鍵性狀遺傳機(jī)制解析、重要基因克隆的基礎(chǔ)研究，到核心種源創(chuàng)新的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，再到新品種培育的應(yīng)用研究的全產(chǎn)業(yè)鏈鏈條。”嚴(yán)建兵說，玉米團(tuán)隊(duì)因此進(jìn)行了重新整合，邱法展負(fù)責(zé)做分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)體系構(gòu)建及重要種質(zhì)資源創(chuàng)制中間環(huán)節(jié)工作，與他以前的研究方向相比，發(fā)表高水平論文的機(jī)會(huì)相對較少，這意味著可能要作出一定犧牲。
而在邱法展看來，這是我國目前商業(yè)化育種中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)，自己圍繞產(chǎn)業(yè)重大需求及團(tuán)隊(duì)建設(shè)而調(diào)整研究方向，所做工作是“創(chuàng)新鏈服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈”，很有意義。
邱法展認(rèn)為，過去，理論研究成果往往難以與常規(guī)育種有機(jī)融合，現(xiàn)在需要科研工作者共同努力，克服上下游脫節(jié)問題，充分利用現(xiàn)代生物技術(shù)服務(wù)常規(guī)育種，提高育種效率和精準(zhǔn)度，建立健全的商業(yè)化生物育種技術(shù)體系。“產(chǎn)業(yè)服務(wù)以技術(shù)體系建設(shè)和種質(zhì)創(chuàng)制為主，發(fā)表高水平文章較難。”但他表示，自己愿做團(tuán)隊(duì)上游基礎(chǔ)研究與下游應(yīng)用研究的橋梁，將團(tuán)隊(duì)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為育種優(yōu)勢及服務(wù)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。期望在3至5年時(shí)間里，建立完善的玉米分子育種技術(shù)體系，精準(zhǔn)、高效服務(wù)育種應(yīng)用。
“合起伙來干大事”
“玉米團(tuán)隊(duì)11年來在玉米復(fù)雜數(shù)量性狀的遺傳解析、重要基因克隆方面有所貢獻(xiàn)，在國際上有一定的知名度和影響力。洪山實(shí)驗(yàn)室的組建，促使我們‘革自己的命’。”嚴(yán)建兵說，以前，大家圍繞各自感興趣的方向做研究；現(xiàn)在，要通過有組織的科研來服務(wù)國家重大需求。聚焦重大現(xiàn)實(shí)問題、服務(wù)國家重大需求，必須改變單打獨(dú)斗、資源分散的弊端，深入推進(jìn)有組織的科研。
洪山實(shí)驗(yàn)室的主要研究方向，包括農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源保護(hù)與創(chuàng)新、農(nóng)業(yè)生物重要性狀的生物學(xué)基礎(chǔ)、農(nóng)業(yè)生物綠色優(yōu)質(zhì)品種培育、農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)體系、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)健康。“合起伙來干大事”，已經(jīng)成為各個(gè)團(tuán)隊(duì)的口頭禪。
去年底，洪山實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)湖北省科技重大項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)生物綠色優(yōu)質(zhì)品種選育”，以提供綠色營養(yǎng)健康的水稻、玉米和油菜產(chǎn)品為總體目標(biāo)，以育種技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)，集成各方優(yōu)勢力量協(xié)同攻關(guān)，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研更加深入緊密合作。
這個(gè)月，洪山實(shí)驗(yàn)室又啟動(dòng)了武漢市生物育種關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及新品種培育科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目。專項(xiàng)由武漢市科技局采取“揭榜掛帥”方式實(shí)施，5個(gè)項(xiàng)目涉及水稻、油菜、蔬菜、生豬、魚類，由洪山實(shí)驗(yàn)室牽頭承擔(dān)，多個(gè)高校、科研院所和重點(diǎn)企業(yè)將圍繞其中的關(guān)鍵技術(shù)及品種培育，開展協(xié)同攻關(guān)。
嚴(yán)建兵介紹，洪山實(shí)驗(yàn)室成立一年多以來，強(qiáng)化有組織的科研，圍繞關(guān)鍵種源組織協(xié)同攻關(guān)，最大限度釋放創(chuàng)新活力。實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了一批生物育種重大科研任務(wù)，目前已初步取得一批重要研究成果。
