...生物技術應用的建設者——記甘肅農業大學教授、博士生導師張金文

2021-02-08 每日甘肅

張金文,甘肅武威人,甘肅農業大學教授、博士生導師。甘肅農業大學農學院原黨委書記、甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室副主任、國家級植物生產類實驗教學示範中心主任,中國農業生物技術學會生物安全分會理事會理事。

張金文教授觀察馬鈴薯脫毒組織培養種苗結緣農大,愛上遺傳育種

1977年,在老家甘肅武威務農的張金文,聽到國家恢復高考的消息,非常激動!熱愛學習的他,決定參加高考。當年,他就以優異的成績考入甘肅農業大學農學系,成為恢復高考後當地第一個走出的本科生。

「報考農大,因為我出身農村,對農業有一種自然的偏愛。」回憶起往昔,張金文說,「我們那一批學生,大家對知識都很渴望,進了校門後,就如饑似渴的學習。因為我是農民,了解農村,了解糧食,所以知道作物品種對於農業的重要。在大學時,我就偏愛遺產育種,後來進入了遺傳育種學科。」

大學畢業時,張金文因各方面表現突出,他被留校了,從事作物遺傳育種教學和科研工作。

1986年,張金文又考上了甘肅農業大學作物遺傳育種碩士研究生,在著名育種專家曹爾昌研究員和朱文祥教授的精心指導下,開始對春小麥抗旱遺傳機理研究。經過苦心孤詣的試驗,他們育出了「甘春11號」、「甘春15號」、「甘春16號(單120)」和「甘春18號」等多個小麥優良品種。

在乾熱風頻發的河西走廊,特別是酒泉市,「甘春11號」被大面積種植,增產幅度在7.8%以上,累計推廣面積達1千萬畝以上,增產糧食近7.4億噸。累計種植達13年之久,風靡河西。

用花葯培養技術培育的「甘春16號(單120)」品種因具有抗鏽、抗乾熱風和增產的突出優勢,在河西走廊各地(市)和臨夏州等地,累計推廣面積達700萬畝以上。「甘春16號」成為90年代臨夏州主栽品種。

教書育人,推動學科建設

張金文教授指導分子生物學實驗 一方面要精心鑽研育種,另一方面還要把課講好。張金文就在這兩項事業中齊頭並進。

「當好一個老師,教學育人,這是我的本職,也是我的職責。甘肅農大的老一輩胡恆覺、曹爾昌、戴朝曦、陳士兵等老師對我影響很大,他們對於科學探索的執著,對於教育的熱忱都給我留下了難忘的印象。他們的優秀品德,我們作為農大人是要學習繼承弘揚的,我就是以他們為標杆,要求自己的。」說起教育,張金文鄭重地說。

在擔任農學院副院長後,張金文認為,農學要發展,需要加強學科建設和實驗室建設。他先後組織成功申報了作物學一級學科、博士後科研流動站,同時建成了國家級植物生產類實驗教學示範中心。這也是教育部批准的第一批8所農業院校實驗室建設單位之一。

「實驗教學是本科教學的重要組成部分,是實施素質教育,培養學生創新創業精神、創造意識和科研能力的關鍵環節。所以搞好實驗教學,就是搞好了素質教育。」張金文說。

在國家級實驗教學示範中心的建設過程中,張金文嚴格按照建設要求,制定了系統的管理制度、實施細則、教師考評制度和質量保障體系;認真貫徹「以學生為本,知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展的教育理念和以能力培養為核心」的實驗教學理念,推進全方位的建設。

經過五年的建設期,實驗教學示範中心建成了。良好的設備條件和環境,滿足了綜合性、設計性、創新性等實驗教學的要求,強化了學生「以自主式、研究式、合作式為主的學習方式」的實踐能力和創新能力培養,激發了學生的科研興趣,在培養學生創新精神和科學思維方面取得了很好的成效。

實驗中心建設還帶動了甘肅農大實驗室的「中心化」管理及省內農業院校植物類實驗教學的改革,產生了良好的示範輻射效應。該中心2007年被教育部認定為實驗教學示範中心建設單位,2012年由教育部組織專家評定為國家級實驗教學示範中心。

生物技術,解決馬鈴薯應用問題

張金文教授觀察馬鈴薯新品種選育成長 1989年,張金文考取了華南熱帶農業大學作物遺傳育種專業博士研究生,師從世界知名熱帶作物學家鄭學勤教授和著名的馬鈴薯遺傳育種專家戴朝曦教授,在華南熱帶農業大學熱帶作物生物技術國家重點實驗室從事生物技術育種研究。2001年,他又進入中國科學院西北高原生物所/甘肅亞盛集團北京博士後科研工作站進行合作研究,師從中國科學院遺傳與發育研究所植物細胞工程專家陳正華研究員。

在系統的生物技術育種學習研究中,張金文以馬鈴薯代謝調控為研究目標,先後主持參加了「用基因工程技術培育馬鈴薯抗低溫糖化品系」(30270843)、「用反義基因技術培育澱粉糊化溫度低的馬鈴薯品系研究」(30471101)、「馬鈴薯糖苷生物鹼合成的分子調控研究」(31260343)等國家自然科學基金項目,以及參與的「馬鈴薯糖苷生物鹼合成與調控的分子基礎研究」(2010CB134404)項目,對於馬鈴薯低溫糖化的機理、長鏈/支鏈澱粉構成以及糖苷生物鹼的合成積累進行了分子調控研究,取得了系統的理論發現和技術創新。

針對抗低溫糖化品種,張金文團隊以國家自然科學基金項目為支撐,系統地分析了馬鈴薯塊莖低溫糖化過程,從代謝調控著手,提出抑制酸性轉化酶(AcInv)基因的表達,提高塊莖抗低溫糖化的策略。研究從低溫誘導的馬鈴薯塊莖中克隆了AcInv基因和擬南芥低溫誘導RD29A啟動子,利用反義基因技術抑制AcInv酶的活性,通過轉化技術獲得了甘農薯2號、隴薯3號、隴薯6號、臺紅和夏波蒂品種的轉基因品系。

馬鈴薯龍葵鹼是一類有毒的糖苷生物鹼(GAs),高濃度攝入會麻痺呼吸系統和運動系統中樞神經,並有溶血和腐蝕黏膜的作用,嚴重者可能致畸甚至致死。塊莖中龍葵鹼積累不但影響鮮食的口感,而且潛在著安全問題。

為降低馬鈴薯塊莖中總糖苷生物鹼的含量,張金文研究團隊系統地研究了GAs合成的空間分布及代謝通路,對合成相關的轉錄組及其smallRNA進行測序分析,克隆了合成代謝途徑的3個末端酶基因,分離克隆了3個末端酶基因的啟動子,採用RNA幹擾技術(RNAi)在轉錄水平對糖苷生物鹼合成代謝途徑末端酶基因家族成員進行共調控,獲得了RNAi融合基因的轉化植株。對照後,塊莖糖苷生物鹼含量比降低一半,這為調控馬鈴薯糖苷生物鹼提供了理論依據和技術支撐。

科技扶貧,引種解決抽薹問題

張金文教授指導生物育種組培苗 民樂縣是「中國板藍根之鄉」,是全國板藍根生產的主產區之一。

但民樂板藍根種植中總會出現當年抽薹開花,根系木質化問題,這深深地困擾著藥材種植戶。

張金文了解到這個情況後,帶著國家農發辦農業綜合技術開發的項目,引進了新品種四倍體板藍根進行示範栽培,建立了示範區123畝。經過試驗,新品種沒有抽薹問題,解決了當地藥材種植戶的苦惱。

新品種板藍根平均畝產達到253.6kg,較當地平均產量(170kg/畝)增產83.6kg,增產率達到29.6%。受到了當地種植戶的喜愛。後在全縣5個灌區的10個鄉(鎮)推廣,推廣面積達10.86萬畝,畝均增產91kg,年增加產量988.3萬kg,增產率16.3%,平均每畝增產值364元,年總增產值3953萬元。而且新的種植技術比以前還節水,畝節水量80m3,年節水量869萬m3,這極大地促進了民樂板藍根產業的發展。

張金文教授先後主持或參加國家973、863、國家自然科學基金、教育部高校博士學科點專項科研基金和甘肅省重大科研專項,先後培養碩士40多名、博士研究生10多名,在朱文祥教授帶領下育成小麥品種4個、馬鈴薯品種1個、與金昌天億興種業有限責任公司合作育成玉米品種1個,發表研究論文150餘篇,出版專著和教材4部。

他還先後獲得省級科技進步二等獎4項、三等獎5項,甘肅省教學成果二等獎1項,獲評甘肅省教育廳青年教師成才獎、甘肅農業大學優秀教師等多項榮譽。

張金文就是這樣一位教學和科研並重,著力解決高等農業教育和農業生產實際問題的踐行者,是我國遺傳育種學科的建設者。(文、馬英東)

張金文教授在日本秋田大學訪問

張金文生物化學與分子生物學教學團隊合影

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