湖北洪山實驗室聚焦生物育種領域，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。嚴建兵教授領銜的玉米團隊，是其中一支研究團隊。
玉米團隊克隆一批重要基因
上月，嚴建兵教授團隊的一項研究成果在線發(fā)表于國際學術雜志《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實，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。嚴建兵團隊通過研究，在目標區(qū)間內(nèi)鑒定到三類共7個可能決定不親和表型的基因，并提出一個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科學問題有理論意義，也對作物遺傳改良尤其是雜交制種有應用價值。
有趣的是，研究團隊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，生動形象地解釋三類基因之間的關系，并繪制了一幅示意的畫稿，隨論文一起發(fā)表。嚴建兵告訴湖北日報全媒記者，這是希望在介紹科研成果的同時，也向國際傳播中華傳統(tǒng)文化。
今年以來，玉米團隊的一系列研究成果引起國內(nèi)外同行關注：發(fā)現(xiàn)可同時提高水稻玉米產(chǎn)量的關鍵基因，揭示玉米和水稻趨同選擇的奧秘；創(chuàng)新玉米單倍體誘導方法，有助提高育種效率；構建首個玉蜀黍屬“超級泛基因組”圖譜，助力玉米遺傳改良；成功克隆一個廣譜抗病基因，能顯著提高玉米對南方銹病的抗性……
“加快生物育種創(chuàng)新，開展種源關鍵核心技術攻關，核心之一在于基因。”嚴建兵說，團隊已成功克隆一批有重要價值的基因，將努力把基因克隆和機制解析的能力轉化為種源創(chuàng)新的能力，把基因組研究的優(yōu)勢轉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，尤其是玉米蛋白質含量。
推動創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈深度融合
玉米團隊成員邱法展是華中農(nóng)大植物科學技術學院教授，主持完成和在研多項國家自然科學基金項目和重大研究計劃等國家級項目。洪山實驗室成立后，作為固定研究人員，他的分工是為玉米分子設計育種，主要開展重要性狀功能標記開發(fā)、高通量低成本基因型檢測體系構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建、服務國內(nèi)多個優(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)異種質資源創(chuàng)新、該校襄陽智慧農(nóng)業(yè)基地建設推動、鮮食水果玉米服務鄉(xiāng)村振興等。
“洪山實驗室圍繞產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，努力打通從關鍵性狀遺傳機制解析、重要基因克隆的基礎研究，到核心種源創(chuàng)新的應用基礎研究，再到新品種培育的應用研究的全產(chǎn)業(yè)鏈鏈條。”嚴建兵說，玉米團隊因此進行了重新整合，邱法展負責做分子設計育種技術體系構建及重要種質資源創(chuàng)制中間環(huán)節(jié)工作，與他以前的研究方向相比，發(fā)表高水平論文的機會相對較少，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鍵技術，自己圍繞產(chǎn)業(yè)重大需求及團隊建設而調整研究方向，所做工作是“創(chuàng)新鏈服務產(chǎn)業(yè)鏈”，很有意義。
邱法展認為，過去，理論研究成果往往難以與常規(guī)育種有機融合，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)代生物技術服務常規(guī)育種，提高育種效率和精準度，建立健全的商業(yè)化生物育種技術體系。“產(chǎn)業(yè)服務以技術體系建設和種質創(chuàng)制為主，發(fā)表高水平文章較難。”但他表示，自己愿做團隊上游基礎研究與下游應用研究的橋梁，將團隊基礎研究和應用基礎研究的優(yōu)勢轉化為育種優(yōu)勢及服務產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。期望在3至5年時間里，建立完善的玉米分子育種技術體系，精準、高效服務育種應用。
“合起伙來干大事”
“玉米團隊11年來在玉米復雜數(shù)量性狀的遺傳解析、重要基因克隆方面有所貢獻，在國際上有一定的知名度和影響力。洪山實驗室的組建，促使我們‘革自己的命’。”嚴建兵說，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國家重大需求。聚焦重大現(xiàn)實問題、服務國家重大需求，必須改變單打獨斗、資源分散的弊端，深入推進有組織的科研。
洪山實驗室的主要研究方向，包括農(nóng)業(yè)生物種質資源保護與創(chuàng)新、農(nóng)業(yè)生物重要性狀的生物學基礎、農(nóng)業(yè)生物綠色優(yōu)質品種培育、農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)體系、農(nóng)產(chǎn)品質量安全與營養(yǎng)健康。“合起伙來干大事”，已經(jīng)成為各個團隊的口頭禪。
去年底，洪山實驗室啟動湖北省科技重大項目“農(nóng)業(yè)生物綠色優(yōu)質品種選育”，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，以育種技術創(chuàng)新為先導，集成各方優(yōu)勢力量協(xié)同攻關，推進產(chǎn)學研更加深入緊密合作。
這個月，洪山實驗室又啟動了武漢市生物育種關鍵技術攻關及新品種培育科技重大專項項目。專項由武漢市科技局采取“揭榜掛帥”方式實施，5個項目涉及水稻、油菜、蔬菜、生豬、魚類，由洪山實驗室牽頭承擔，多個高校、科研院所和重點企業(yè)將圍繞其中的關鍵技術及品種培育，開展協(xié)同攻關。
嚴建兵介紹，洪山實驗室成立一年多以來，強化有組織的科研，圍繞關鍵種源組織協(xié)同攻關，最大限度釋放創(chuàng)新活力。實驗室承擔了一批生物育種重大科研任務，目前已初步取得一批重要研究成果。
