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用基因组信息“改变”种子

浙江首个蔬菜遗传育种领域的自然科学一等奖
2022年01月14日 12:03:39 来源:科技金融时报 作者:叶扬 翁丹妮

  本报讯  1月11日下午,浙江省科协主办的科学发布演播室来了一位重磅嘉宾——浙江大学求是特聘教授张明方。张明方从事蔬菜遗传育种已有30年,他和团队在十字花科和葫芦科重要蔬菜作物基因组信息解析、功能基因挖掘、优异种质创制等领域获得了系列原创性成果,有力助推了我国蔬菜分子设计育种进程。

  去年,张明方团队的这项成果——“十字花科蔬菜基因组信息解析与重要性状遗传基础”,获得了浙江省首个蔬菜遗传育种领域的自然科学奖一等奖。

  我国是世界蔬菜第一大生产国和消费国。从传统的经验选择育种到现在我们熟悉的杂交优势育种,如今,我国的蔬菜育种正处于向分子育种的3.0时代跨越阶段,将来也将朝着智能设计育种的4.0时代继续迈进。

  有人说,一粒种子可以改变世界,而决定种子优劣的基因至关重要。可以这样说,种子是“农业的芯片”,基因是“种业的芯片”。而张明方就是这样一位运用基因组信息“改变”种子的高手。

  “基因编辑”这个词以前更多出现在生物医学领域,张明方介绍,基因编辑可以说是农业领域的5G技术,但目前我国的基因编辑等新技术应用不多,在蔬菜上还只是在少数作物中开展研究。

  张明方团队主要围绕浙江省(国)两大经济价值较高蔬菜作物:十字花科芥菜类和葫芦科瓜类等蔬菜,开展了相关种质创新与分子设计育种研究工作。

  说到芥菜大家可能不太熟悉,但提起榨菜那可就太熟了。其实,芥菜腌制“变身”之后,就成了我们熟悉的各种腌菜,比如江浙一带的榨菜、梅干菜,贵州老干妈香辣菜等。而葫芦科瓜类蔬菜也是我们的“老朋友”,像西瓜、甜瓜、南瓜等,都是葫芦科瓜类。

  张明方团队在国际上首次解析了异源四倍体榨菜高质量基因组,为芥菜(榨菜)作物功能基因组研究奠定了基因组基础。以此研究成果为主体,项目获得了浙江省首个蔬菜园艺领域的自然科学一等奖(2020年)。

  如何培育更具风味的榨菜?张明方表示,芥菜独特风味的秘密是芥菜富含硫代葡萄糖苷,硫苷不同组分决定了不同风味品质的形成。于是,张明方团队系统评价了芥菜群体中硫苷和芥酸的含量,采用一种新型全基因组关联分析方法,找到了控制硫苷和芥酸的遗传位点。

  除了榨菜,很多人夏天最爱的西瓜,也有张明方团队的贡献。我们都知道,果农极怕西瓜开裂,如何选育品质好又不容易裂瓜的西瓜?这是个难题。因为裂瓜性状是一个典型的复杂性状,可不是简单用手掌压一压就可以判断,需要精准的数字化指标来量化,才能准确地找到控制裂瓜的基因。

  张明方团队通过构建耐裂和易裂西瓜的遗传分离群体,找到了控制西瓜果皮硬度的基因位于第10号染色体。张明方用“血型”打了个比方,如果耐裂的西瓜是“A型”,那么不耐裂的就是“B型”,兼而有之的则是“AB型”。现在,只要测测“血型”就能育出脆甜不易裂瓜的西瓜品种。

  本报记者 叶扬 通讯员 翁丹妮

[编辑: 王姝]
(本文来源:科技金融时报)
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