繪製陸地棉基因組精密地圖
南農教授郭旺珍獲「中國青年女科學家獎」
全球最大種植面積的棉花是陸地棉,什麼樣的陸地棉耐旱、什麼樣的陸地棉耐鹼?南京農業大學作物遺傳育種科學家郭旺珍教授繪製出了陸地棉的基因組精密地圖。在前天揭曉的第十二屆中國青年女科學家獎評選活動中,郭旺珍成為本屆當選的9位女科學家之一。
棉花特性和基因啥關係,繪製圖譜一一解密
「中國是世界上最大的棉花生產和消費國,而每年總消費量的30%—40%需要依賴進口。」郭旺珍介紹,這種看上去矛盾的關係,正體現了當下中國棉花產業發展所面臨的困境。
受制於棉花作物的生理特點,棉鈴無法同時成熟,導致棉花種植業的機械化程度也一直難以提升,在人工成本不斷增加的形勢下,從基因層面對棉花進行改良,培育出更耐旱、耐鹽鹼、單產更高而且纖維品質更佳的棉花,才能讓棉花產業實現質的飛越。
「我所做的工作,便是為棉花畫一張詳盡又明了的基因『聯絡圖』,找出棉花基因與重要性狀之間的關聯,為棉花的品種改良提供指導『秘笈』。」多年來,郭旺珍的研究便圍繞著棉花基因裡的這些秘密展開。
今年10月,郭旺珍和她的團隊成功繪製了全球最大種植面積棉種的基因組精密地圖。
郭旺珍介紹,作為重要經濟作物的棉花是異源四倍體,其中52條染色體,可以被歸入2個各包含13對染色體的基因組,形成兩個亞基因組協同作用的基因組模式。
什麼樣的基因和陸地棉的耐寒性特徵有關,什麼樣的基因和陸地棉的耐鹼性有關,基因地圖中一一進行了描述,世界各地的棉花育種工作者可以更容易地找到所需的基因,進行有針對性的品種改良,甚至讓棉花生長在原本並不宜農作的土地上。
研發新品種,讓棉織品躋身高級衣料
除了繪製陸地棉的基因圖譜,郭旺珍還致力於棉花新品種的研究。
「隨著生活水平的提高,大家都喜歡健康的棉織品。但是棉花的品質不同,生產出的棉織品質量也千差萬別。」郭旺珍介紹,纖維品質不高的棉花不能達到「高紡」的要求,織出來的衣料就容易皺,不挺括。
在過去的幾年裡,她培育了5個新品種,擁有11項國家發明專利。
每年七八月份,是郭旺珍最辛苦的時候,正值棉花成熟期,為了查看自己研究的棉花性狀是否可以滿足生產需求,郭旺珍總是頂著酷熱在實驗室和棉區之間來回跑。「最欣慰的就是看到自己的研究成果對棉農有幫助。」郭旺珍說。
得益於她和團隊的研究工作,中國的棉花產業正在發生改變。耐鹽鹼、單產更高、纖維品質更佳的優質棉,如今已有200~300萬畝的種植規模,這不僅提高了農民的種植收入,也讓棉織品有了躋身高級衣料的可能。「我們和香港一家非常有名的高檔純棉襯衫生產商進行了長期合作。」她說。
陰差陽錯學農業,成為著名專家的唯一女弟子
據介紹,在作物遺傳育種領域頗有建樹的郭旺珍,走上農業研究也是機緣巧合。高中三年,她一直是當地有名的「學霸」,數理化成績極佳。高考填報志願時她一心想攻讀工科專業,卻陰差陽錯進了農業院校。
「小時候放學回家,我一直幫助家裡從事簡單農事操作。」有了在家幫忙農活的經歷,她在學習植物分類等課程時得心應手。隨著學習的深入,她更加發現了植物的美,本科畢業時,她給自己找準了未來的方向——研究遺傳育種技術,從分子層面解讀植物性狀背後的秘密。
雖然工作地點由小時候的黃土地變成了實驗室,但對於郭旺珍來說,一直沒變的,是對土地、對農民、對農業的「與生俱來的使命感」。
「我很榮幸,師從著名棉花遺傳育種家潘家駒教授開展博士研究,我是他職業生涯中惟一的女弟子。」她說,「棉田勞作的旺季恰好是一年中最炎熱的季節,因此在傳統上被認為是男人的工作。即便如此,我仍然堅持下來。生命科學領域對基因工程的重視,讓實驗室工作比重加大,這意味著心更細的女性會有更大的發展平臺。」