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张启发院士带领水稻团队解码水稻天书

2018-02-08 15:19:23

张启发院士带领水稻团队解码水稻天书

今年年初,华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室张启发院士课题组历经25年科研攻坚,成功克隆了控制水稻光敏感雄性不育的关键性基因pms3。该科研成果将为植物非编码核糖核酸功能的研究拓展全新领域

张启发院士带领水稻团队解码水稻天书

,使其走在世界前沿。

实际上,从1992年华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室建立以来,“中国第一、世界一流”就是该实验室一贯追求。以实验室主任、中科院院士张启发为领队的水稻团队将其奉为座右铭。

水稻团队从我国分子生物学“一穷二白”、落后于外国同行20年的基础上起步,奋起直追,一举站到国际学术界的最前端。据2011年《中国农业科学》发表的“基于文献的国内外水稻研究发展态势分析”一文统计,年,水稻文献论文发表量世界前20名作者中,张启发位居中国第一、世界第五。论文总数,引用次数和篇均引用次数,张启发的水稻论文均居全国第一。在以中国人为第一作者的被引频次最高的前10篇水稻文献中,该团队的熊立仲教授占有2篇。

这些论文能在国际刊物中占有重要位置,应归功于该团队对水稻功能基因组的一系列突破性研究进展。成立之初,水稻团队就瞄准国际前沿。1998年,国际水稻基因组测序计划启动之初,张启发课题组便积极参加。20年来,水稻团队的研究领域不断拓展,已发展为水稻功能基因组和绿色超级稻研究两大方向,从基础研究到应用研究,可谓是“上天入地”、门类齐全。

水稻功能基因组研究,通俗地说就是“解码水稻天书”。该团队一步步构建了功能基因组研究的资源、技术和信息平台,应用新一代测序技术构建超高密度连锁图,已分离克隆了65个重要功能基因,包括控制水稻粒长粒重的基因GS3,控制每穗粒数、株高和抽穗期的多效性基因Ghd7,控制粒宽和粒重的基因GS5,水稻开花的“总开关”RID1,籼粳不育/广亲和基因S5,水稻抗白枯叶病基因xa13,调控抗旱的SNAC1等等。其中,关于控制水稻株高、抽穗期和每穗粒数的多效性基因Ghd7的研究成果入选2008年度中国基础研究十大,正调控水稻种子大小、粒重和产量的GS5基因克隆与功能研究入选2011年度“中国高等学校十大科技进展”。

2010年,鉴于实验室在水稻功能基因组研究方面的重要发现,国际植物生物学领域最权威的评述杂志《植物生物学年鉴》和《当代植物生物学观点》特邀团队成员撰写了3篇高水平的综述文章:“水稻产量的遗传和分子机理”、“植物杂种不育-水稻的故事”、“广谱和持久-对数量抗病性状的理解”。

破译水稻的基因密码,为研发更“完美”的水稻品种奠定了基础。“虽然我国的水稻增产成功解决了13亿人口的吃饭问题,但这些年来,我国的农业以牺牲资源环境为代价,一味追求高产、更高产,这样的发展模式是不可持续的。鉴于此,我们提出了研发‘绿色超级稻‘的概念。”张启发说。“绿色超级稻”的育种目标,就是“少投入,多产出,保护环境”。培育的基本思路是:将品种资源研究、基因组研究和分子技术育种紧密结合,加强重要性状生物学的基础研究和基因发掘,进行品种改良,培育大批抗病、抗虫、抗逆、营养高效、高产、优质的新品种,应用于生产。农民种水稻可以“基本不打农药,尽量少施化肥,节水抗旱”。

目前该团队分离克隆出的65个重要功能基因中,围绕“绿色超级稻”目标的基因已申请发明专利54项,获得授权基因28个,是国内外克隆作物基因最多的单位之一。获得的大量具有自主知识产权的基因,正在改变着我国植物生物技术研究长期依赖国外基因的局面。

绿色超级稻正在从“梦想”走近现实。2008年12月,湖北绿色超级稻工程技术研究中心在华中农业大学挂牌成立。此后,华中农大作物遗传改良国家重点实验室还在东北、云南等地建立起开放合作基地,与当地高校、科研机构合作进行绿色超级稻的研发。今年3月31日,张启发主持的“十一五”863计划现代农业技术领域重点项目“绿色超级稻新品种培育”的6个课题通过了验收。验收结论认为,课题组在“绿色超级稻”新种质创制和品种培育方面取得了显着进展,围绕绿色超级稻“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”相关性状标记辅助转移与有利性状累加,实现节水抗旱、氮磷营养高效利用与抗多种病虫的多基因聚合,创制了一批抗多种病虫害、节水抗旱、氮磷营养高效、高产优质的优异种质,成功培育出初步具备绿色性状的绿色超级稻新品种并开始推广,取得了一定的社会经济效益。

现如今,张启发十分关注科研与种业的聚合。他说:“种子是农业的基础,如果我国农业在用什么种子上失去主导权,也就失去了农业的主导权。我们的生命科学技术已经可以支撑民族种业的发展,这就要求我们必须建立起基础科研、育种研究和种子公司之间顺畅的成果转化机制,希望中国10年后能出现世界一流的生物技术国际种业巨头。这样,中国农业的主导权才能牢牢掌握在中国人自己手里。”

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