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破译梨品质的密码

来源:科学网 2018-03-14 09:23

 

“作为国际上梨的第一生产大国,应该有体现其科技影响力的相应地位。”说这句话时,吴俊的眼神里透着一股坚定的信念。

作为国家梨产业技术体系的育种岗位科学家、国家杰出青年科学基金的获得者,南京农业大学园艺学院教授吴俊还是多个国际学术期刊的编委。几年前,作为第一作者,她和国际梨基因组研究协作组发布了世界首个梨的基因组组装结果。今年,她又远赴新西兰学习如何应用新的育种技术,为实现高效选育优质梨新品种,满足消费需求、增加农民收入而努力着。

情定梨基因组研究

说到研究梨,吴俊戏称自己是“半路出家”,经历了“桃”走了却“梨”不开的迷茫过程。“我从本科到博士研究生学习阶段,一直从事果树研究,但研究对象分别有葡萄、桃、杏等,就是没有研究过梨。”吴俊说,由于不同的果树具有不同的生物学特征和发育规律,所遇到的产业实际问题也是不同的。

刚进南农面临新的研究对象时,她确实有点不知从哪儿入手,不知道什么研究才是重要的、有意义的,什么研究最解决实际问题。后来,在博士后合作导师、南京农业大学梨工程技术研究中心主任张绍铃教授的指导和帮助下,吴俊才慢慢培养了从事梨科学研究的信心。

由于梨的遗传学基础比较薄弱,在开展很多研究时缺乏有效的参考,只能从一个基因入手研究,并且还要有已知模式植物的背景知识作为参考。为了突破这一研究瓶颈,张绍铃决定开展梨的基因组研究,并找吴俊谈话,希望她利用学习到的分子遗传知识和技术,研究梨的基因组,以期开展基因组指导下的遗传改良,让梨的果实品质更好,果肉更甜更细腻。

于是,梨的基因组测序工作从 2010 年 4 月开始到 2012 年 5 月结束,整整花了两年时间。

“项目启动后,我们发现梨的杂合程度非常高,主要是由于个体间反复的杂交重组,利用原先很多植物上采用的普通方法无法实现梨基因组的有效组装。”更让他们感到压力的是,同步进行该项研究的还有美国、日本、韩国、新西兰等国家。因此,整个团队暗下决心“把压力变动力”,一定要赶在人先。

吴俊说,为了更好地完成科研工作,她和研究团队经常会出现在梨园的田间地头,“实施科研项目,不光要研读参考文献,深入实验室一线,还得要深入农业生产第一线”。

就这样,吴俊带着她的科研热情,去认真观察不同条件下梨树的生长发育情况;和果农交流,了解他们在生产中遇到的实际问题以及技术需求。

“这些看似简单的体力劳动,其实都对科研成功与否至关重要,生产上遇到的很多问题成为很多时候我思考科学问题的切入点,这也是我进入国家梨产业技术体系极其重要的收获之一。”吴俊说。

培育更好吃的梨

目前,吴俊正在开展梨果实品质方面的研究,重点是基于梨基因组平台的后续深入研发。

“我现在主要关注怎样让梨好看又好吃,研究控制梨果实色泽、糖分、质地等重要品质性状的功能基因。”吴俊解释,功能基因就是一些性状形成的基因,比如决定果实色泽的基因等。

她介绍,在欧美国家主栽的西洋梨中优质的红色梨品质资源比较多,而我国及其他亚洲国家主要栽培的东方梨都以绿皮、褐皮梨为主,红色的品种稀少,颜色偏淡,没有视觉吸引力。以中国的传统观念,红色具有喜庆吉祥的寓意,消费者对于红皮梨更加喜爱。同时,色泽的主要组分花色素苷还具有抗氧化、预防疾病等人体营养保健功能。因此,优质红梨育种成为我国乃至国际上梨品质遗传改良的热点。

此次合作交流的新西兰方,其开展的红梨育种不仅利用了西洋梨,还引进了我国的东方梨资源,已经培育出果实外观色泽红艳、果肉多汁脆甜,又风味浓厚的梨新品种,在市场上很受欢迎。吴俊透露,在张绍铃的带领下,课题组已经培育了具有自主知识产权的红梨新品种“宁霞”,后续还将推出更多优质的红皮梨品种,甚至红肉的梨品种。

吴俊希望,搞清楚控制色泽的基因为什么在东方梨和西洋梨中具有不同的作用模式,从而开发高效的育种技术,服务于优质新品种选育。

吴俊告诉记者,有了分子育种标记,不需要花很多力气等好几年开花结果,才能判断是否是好看好吃的梨,而是在获得杂交种子的幼苗时就可以用DNA检测并预先筛选这些后代个体,判断其将来是什么样的果实性状。这样,那些不符合预期目标的个体就可以提前淘汰了,“不仅可以节约时间、土地和劳动力资源,提高育种效率,育成的优质新品种还将大大促进农民增收,满足消费者的多样化需求”。(生物谷Bioon.com)

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