追夢無融合生殖——記中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所研究員臧鞏固

本刊記者 曹雪琴

追夢無融合生殖
——記中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所研究員臧鞏固

本刊記者 曹雪琴

臧鞏固教授在組培室觀察轉(zhuǎn)基因試驗

伴隨著現(xiàn)代生物技術(shù)與國家現(xiàn)代麻類產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,我國麻類基礎(chǔ)科學研究開始走出低谷,呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所副所長、研究員臧鞏固在我國麻類生物技術(shù)研究領(lǐng)域奮戰(zhàn)二十余年，先后從事過麻類作物栽培，品種資源，遺傳育種和生物技術(shù)研究，涉獵苧麻、亞麻、黃紅麻、大麻和劍麻等，為提高我國麻類生物技術(shù)研究水平做出了重要貢獻。

科學殿堂露鋒芒

臧鞏固1982年畢業(yè)于西北農(nóng)學院農(nóng)學系，由于從小生長在城里，剛進大學時，他對農(nóng)業(yè)沒有多深的認識?！安痪褪欠N糧食嘛”，想到自己以后就要一輩子和土地打交道，學習的積極性也高不起來了。隨著學習的深入，一扇扇科學之門被開啟了，他被帶入了一個充滿奧秘的新奇世界，內(nèi)心深處的興趣被一下子激發(fā)出來了。尤其是現(xiàn)代遺傳工程在作物育種中的應(yīng)用前景，深深吸引了他。沒想到這其中有如此神奇和廣闊的天地！從此他將作物遺傳工程選作自己奮斗的領(lǐng)域。

分配到麻類研究所工作后，臧鞏固任勞任怨、三十年如一日的忘我工作，始終以飽滿的熱情和認真負責的態(tài)度對待工作。在孜孜不倦的麻類生物技術(shù)研究道路上，臧鞏固交出了一份耀眼的答卷：

主持過“973”前期項目、國家自然科學基金項目、國際合作項目、國家農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整重大專項目等重大項目6項，部省級科研項目10多項。主筆和參加發(fā)表的論文30余篇，參編學術(shù)著作一部。作為第一完成人獲得農(nóng)業(yè)部中華神農(nóng)科技獎三等獎一項、中國農(nóng)科院科技獎二等獎一項；作為主要完成人獲得部級和省級科技進步三等獎3項。參加選育成的麻類新品種不少于6個，其他鑒定成果多項。

他在我國麻類基礎(chǔ)研究領(lǐng)域傾注了更多的心血。他首次對我國苧麻屬植物的細胞核型進行了較為系統(tǒng)的研究，對苧麻屬染色體基數(shù)提出新的觀點，得到同行專家的好評。主持發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)苧麻屬中存在的專性無融合生殖種質(zhì)資源，并研究鑒定出6個專性無融合生殖種，是具潛在重大利用價值的珍貴基因資源。研究利用組織培養(yǎng)，無性系變異，倍性育種等生物技術(shù)途徑創(chuàng)制出一批麻類育種新材料。首次研究建立了紅麻農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，并獲得轉(zhuǎn)基因植株。

魂牽夢繞二十年

數(shù)學界將“哥德巴赫猜想”譽為“皇冠上的明珠”，臧鞏固認為，如能將無融合生殖基因應(yīng)用于作物育種，將是一次影響深遠的技術(shù)革命，但是它的難度也像“哥德巴赫猜想”一樣極大，可稱為作物育種界的一顆“皇冠上的明珠”。無融合生殖又可稱為無性種子生殖，其種胚的發(fā)育形成，不經(jīng)過減數(shù)分裂和精卵融合。由于無需經(jīng)過有性過程就能生產(chǎn)種子，因而對作物育種具有潛在巨大的應(yīng)用價值。著名水稻育種家袁隆平先生提出的水稻雜種優(yōu)勢利用的“三步走”戰(zhàn)略的第三步就是利用無融合生殖來固定雜種優(yōu)勢，從而達到雜種優(yōu)勢利用的最高境界。無融合生殖在作物育種上的應(yīng)用價值不限于固定雜種優(yōu)勢，它還可以縮短育種周期、變營養(yǎng)體繁殖為無性種子繁殖等等。因此，無融合生殖的研究受到國際育種學界的特別關(guān)注，被認為是能在作物界引發(fā)一場無性革命或新一輪綠色革命的戰(zhàn)略性前沿課題。值得關(guān)注的是，由于無融合生殖研究可能帶來難以估量的社會經(jīng)濟利益，國際上的無融合生殖研究正呈現(xiàn)出互相保密的趨勢。目前我國的無融合生殖研究的整體水平明顯落后于國際水平，如不及時跟進，可能使我國在未來的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)競爭中陷入被動。

臧鞏固說，由于絕大多數(shù)重要農(nóng)作物都是有性生殖的，所以借助基因工程技術(shù)將存在于其它物種中的無融合生殖基因轉(zhuǎn)入有性生殖作物中，是目前主要的研究方向之一。因此，尋找理想的無融合生殖基因資源，并分離、克隆出無融合生殖基因是必需的第一步。但無融合生殖種質(zhì)僅存在于少數(shù)植物中，且鑒定過程十分繁雜，所以無融合生殖種質(zhì)資源是珍貴的遺傳資源。

上世紀90年代初，臧鞏固在研究工作中偶然發(fā)現(xiàn)了苧麻屬植物無融合生殖現(xiàn)象。有了這個發(fā)現(xiàn)，并在國家自然基金給予的連續(xù)資助下，他和課題組的同志一起，多次深入我國邊遠地區(qū)的原始森林中去尋找野生苧麻植物，并把它們帶回研究所種植，再通過十分繁雜和嚴格的胚胎學鑒定工作，從中篩選出無融合生殖種類。雖然十分辛苦，但內(nèi)心十分充實。迄今，現(xiàn)已在國產(chǎn)的苧麻屬植物中發(fā)現(xiàn)了6個專性無融合生殖種，經(jīng)胚胎學鑒定，屬二倍體孢子生殖。其中，最有價值的發(fā)現(xiàn)是，在同一種內(nèi)專性無融合生殖類型與專性有性生殖二倍體類型并存，且這兩種生殖類型分布于同一地點（同一山坡上），形態(tài)上幾乎難以區(qū)別，這在自然界是十分罕見的（絕大多數(shù)無融合生殖種的有性祖先已滅絕）。意味著臧鞏固和他的同事發(fā)現(xiàn)了該無融合生殖類型的直接發(fā)源地和直接的有性祖先；同時也意味著，這兩種生殖類型的遺傳背景基本一致，遺傳差異最?。ㄓ锌赡苁屈c突變差異），可視作一對近等位基因系。是難得理想的無融合生殖遺傳研究的材料。

臧鞏固教授觀察無融合生殖植物生長情況

然而，他們打算通過種間雜交的途經(jīng)轉(zhuǎn)移無融合生殖基因的努力一次次地失敗了，研究工作遇到巨大困難。此時，一度引人注目的國內(nèi)外無融合生殖研究也由于困難重重而進入低潮。在這種形勢下，不少人對無融合生殖的前景產(chǎn)生懷疑，冷言冷語開始出現(xiàn)在他們面前，申請課題也越來越難。面臨壓力，臧鞏固冷靜思考:人們在研究無融合生殖中遇到的種種困難主要可歸因于對其遺傳規(guī)律的認識不清。而人類對無融合生殖的遺傳背景和遺傳基礎(chǔ)的研究開展時間不長，認識有限，低估了它的復(fù)雜性，所以，遭遇失敗并不奇怪，但決不能因此否定無融合生殖的應(yīng)用前景。自己的選擇不能放棄！于是，他和同事們頂著壓力，在十分困難的條件下，堅持著苧麻無融合生殖研究工作,這一干就是二十多年，臧鞏固和他的團隊成員將自己生命中最精華的歲月貢獻給了無融合生殖研究……

奠定堅實基礎(chǔ)挑戰(zhàn)國際難題

盡管全球的科學家們研究無融合生殖已幾十年了，但至今未能確切理解無融合生殖的遺傳機制，這給在育種中應(yīng)用無融合生殖造成極大障礙。目前，各國科學家正在通過多種途徑研究無融合生殖的遺傳機制，包括克隆一些相關(guān)的基因。這又是一場國際大賽，中國是農(nóng)業(yè)大國，這場比賽對中國十分關(guān)鍵。要想贏得這場比賽，首先要有好的研究材料。這個好的研究材料，應(yīng)該是遺傳背景相對簡單，容易獲得雜種后代等，而臧鞏固項目組在苧麻屬中發(fā)現(xiàn)了十分理想的研究材料。經(jīng)過努力，他們克服了無融合生殖與有性生殖類型間的雜交難關(guān)，初步獲得了雜種F1代的分離群體。這為深入研究無融合生殖遺傳機制，克隆無融合生殖基因，奠定了好的基礎(chǔ)……!!

臧鞏固說，農(nóng)業(yè)科研以應(yīng)用研究為主，做基礎(chǔ)研究難出成果。但國家的農(nóng)業(yè)科研需要基礎(chǔ)研究，沒有基礎(chǔ)研究，農(nóng)業(yè)難以有長足的發(fā)展。做基礎(chǔ)研究的人不能太講究得失?！皣业闹卮笮枨笫悄繕?，興趣是最好的動力”，臧鞏固將帶領(lǐng)他的課題組，不斷探索，挑戰(zhàn)國際前沿，推動我國無融合生殖研究進入國際先進行列……!!