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【江苏科技报】绘制出棉花基因“联络图”

2015-12-25来源:江苏科技报 作者:党委宣传部 

通讯员 许天颖 本报记者 夏文燕
12月22日,第十二届“中国青年女科学家”颁奖典礼在北京举行,获奖的9位“巾帼”科学家是从近200位候选人中脱颖而出的,其中,作物遗传育种科学家、南京农业大学农学院教授郭旺珍因绘制出全球最大种植面积棉种的基因组精密地图,发现棉花基因与重要性状之间的关联,并研发出多个高产、优质、多抗的棉花新品种,成为我省唯一获此殊荣的女科学家。
为棉花绘制基因“联络图”
中国是世界上最大的棉花生产和消费国,同时也是最大的进口国之一,每年总消费量的30%—40%需要依赖进口。这种看上去矛盾的关系,正体现了当下中国棉花产业发展所面临的困境,而研究出突破性的高产优质多抗棉花品种,配合植棉机械化和科学种植方法,恰是让矛盾迎刃而解的捷径。
受制于棉花这种作物的一些生理特点,棉铃无法同时成熟,导致棉花种植业的机械化程度也一直难以提升,在人工成本不断增加的形势下,从基因层面对棉花进行改良,培育出更耐旱、耐盐碱、单产更高而且纤维品质更佳的棉花,才能让棉花产业脱离尴尬处境,实现质的飞越。在南京农业大学农学院遗传育种系主任郭旺珍看来,想要培育更为高产优质、生态环保的棉花新品种,揭示棉花的基因组结构和进化特征是基础。
“我所做的工作,是为棉花画一张详尽而又简单明了的基因‘联络图’,找出棉花基因与重要性状之间的关联,为棉花的品种改良提供指导‘秘笈’。”多年来,郭旺珍的研究便围绕着棉花基因里的这些秘密展开。作为重要经济作物的棉花是异源四倍体,它在基因遗传和性状表达方面相当复杂。其中52条染色体,可以被归入2个各包含13对染色体的基因组,形成两个亚基因组协同作用的基因组模式。因此,她以揭示多倍体基因组特征为出发点,将优质、抗性作为主要研究性状,从基因组解析到育种利用开展了系统研究。
现在的郭旺珍是国际上最高密度异源四倍体栽培棉种遗传图谱的构建者,她绘制了全球最大种植面积棉种的基因组精密地图,培育了5个新品种,拥有11项国家发明专利。她发表的多篇高水平论文均获得国内外同行的广泛好评与关注。
从黄土地转向实验室
在作物遗传育种领域颇有建树的郭旺珍,走上农业研究也是机缘巧合。高中三年,她一直是当地有名的“学霸”,数理化成绩极佳,年级统考从未跌出前三甲。都说“学好数理化,走遍天下都不怕”,高考填报志愿时她一心想攻读工科专业,却阴差阳错地进入了山西农业大学农学系。在来到南京农业大学农学系,开始作物遗传育种的博士课程之前,郭旺珍从未离开过她和祖辈们居住的山西省。“小时候放学回家,我就帮助家里从事简单农事操作。棉线纺纱的时候我就想去研究这些东西,将天然的纤维成品改善成与精纺品一样,既美观又舒服。”
在家帮忙农活的经历,让郭旺珍对农事研究有了不少感性的认识,这样的背景让她在学习植物分类等课程时得心应手。随着学习的深入,她发现了植物的美,本科毕业时,她给自己找准了未来的方向——研究遗传育种技术,从分子层面解读植物性状背后的秘密。
虽然没有离开农业,但郭旺珍的主要工作地点从黄土地转向了实验室,只是唯一不变的,是对土地、对农民、对农业的“一种与生俱来的使命感”。是这种使命感支撑她面对一切艰难险阻。“我很荣幸,师从著名棉花遗传育种家潘家驹教授开展博士研究,我也是他职业生涯中惟一的女弟子。”她说,“棉田劳作的旺季恰好是一年中最炎热的季节,因此在传统上被认为是男人的工作。但即便如此,我仍然坚持了下来,而且我相信,女性研究者在这个领域里同样有施展的空间。生命科学领域对基因工程的重视,让实验室工作比重加大,这意味着心更细的女性会有更大的发展平台。”
打造对接产业需求的优质棉
在过去的几年里,得益于郭旺珍和她团队的研究工作,中国的棉花产业正在发生改变。耐盐碱、单产更高、纤维品质更佳的优质棉,如今已有200万—300万亩的种植规模,这不仅提高了农民的种植收入,也让棉织品有了跻身高级衣料的可能。根据她绘制的世界第一张含功能标记最多的四倍体栽培棉种遗传图谱,世界各地的棉花育种工作者可以更容易地找到所需的基因,进行有针对性的品种改良,甚至让棉花生长在原本并不宜农作的土地上。
不断加速的城市化进程,意味着农民需要更多来自科研人员的支持,方可不落后于时代。每年7、8月是中国最热的月份,也是郭旺珍最辛苦的时候,正值棉花成熟期,为了查看自己研究的棉花性状是否可以满足生产需求,郭旺珍总是顶着酷热在实验室和棉区之间来回跑。“最欣慰的就是看到自己的研究成果对棉农有帮助,棉农都很朴实,受到他们热情真诚的感谢,那个时候也就忘记了辛苦,”郭旺珍如是说。
郭旺珍如今仍过着在实验室和全国各地产棉区之间奔波的生活。为了让最新的研究成果早日实现产业化,为了将农民尽可能多地从艰苦劳动中解放出来,立足人民生活的基本需求,着眼最质朴的穿衣问题,帮助棉农致富、推动棉花产业发展,是郭旺珍对自己所热爱的这片棉花地的承诺。

编辑:李超 许天颖

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