追夢(mèng)無(wú)融合生殖——記中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所研究員臧鞏固

本刊記者 曹雪琴

追夢(mèng)無(wú)融合生殖
——記中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(yàn)

伴隨著現(xiàn)代生物技術(shù)與國(guó)家現(xiàn)代麻類產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,我國(guó)麻類基礎(chǔ)科學(xué)研究開(kāi)始走出低谷,呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所副所長(zhǎng)、研究員臧鞏固在我國(guó)麻類生物技術(shù)研究領(lǐng)域奮戰(zhàn)二十余年，先后從事過(guò)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(guó)麻類生物技術(shù)研究水平做出了重要貢獻(xiàn)。

科學(xué)殿堂露鋒芒

臧鞏固1982年畢業(yè)于西北農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)系，由于從小生長(zhǎng)在城里，剛進(jìn)大學(xué)時(shí)，他對(duì)農(nóng)業(yè)沒(méi)有多深的認(rèn)識(shí)。“不就是種糧食嘛”，想到自己以后就要一輩子和土地打交道，學(xué)習(xí)的積極性也高不起來(lái)了。隨著學(xué)習(xí)的深入，一扇扇科學(xué)之門被開(kāi)啟了，他被帶入了一個(gè)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(lái)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(méi)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(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度對(duì)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(guò)“973”前期項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)際合作項(xiàng)目、國(guó)家農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整重大專項(xiàng)目等重大項(xiàng)目6項(xiàng)，部省級(jí)科研項(xiàng)目10多項(xiàng)。主筆和參加發(fā)表的論文30余篇，參編學(xué)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(jiǎng)三等獎(jiǎng)一項(xiàng)、中國(guó)農(nóng)科院科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)一項(xiàng)；作為主要完成人獲得部級(jí)和省級(jí)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)3項(xiàng)。參加選育成的麻類新品種不少于6個(gè)，其他鑒定成果多項(xiàng)。

他在我國(guó)麻類基礎(chǔ)研究領(lǐng)域傾注了更多的心血。他首次對(duì)我國(guó)苧麻屬植物的細(xì)胞核型進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，對(duì)苧麻屬染色體基數(shù)提出新的觀點(diǎn)，得到同行專家的好評(píng)。主持發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)苧麻屬中存在的專性無(wú)融合生殖種質(zhì)資源，并研究鑒定出6個(gè)專性無(wú)融合生殖種，是具潛在重大利用價(jià)值的珍貴基因資源。研究利用組織培養(yǎng)，無(wú)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?duì)繅?mèng)繞二十年

數(shù)學(xué)界將“哥德巴赫猜想”譽(yù)為“皇冠上的明珠”，臧鞏固認(rèn)為，如能將無(wú)融合生殖基因應(yīng)用于作物育種，將是一次影響深遠(yuǎn)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(wú)融合生殖又可稱為無(wú)性種子生殖，其種胚的發(fā)育形成，不經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂和精卵融合。由于無(wú)需經(jīng)過(guò)有性過(guò)程就能生產(chǎn)種子，因而對(duì)作物育種具有潛在巨大的應(yīng)用價(jià)值。著名水稻育種家袁隆平先生提出的水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用的“三步走”戰(zhàn)略的第三步就是利用無(wú)融合生殖來(lái)固定雜種優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到雜種優(yōu)勢(shì)利用的最高境界。無(wú)融合生殖在作物育種上的應(yīng)用價(jià)值不限于固定雜種優(yōu)勢(shì)，它還可以縮短育種周期、變營(yíng)養(yǎng)體繁殖為無(wú)性種子繁殖等等。因此，無(wú)融合生殖的研究受到國(guó)際育種學(xué)界的特別關(guān)注，被認(rèn)為是能在作物界引發(fā)一場(chǎng)無(wú)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(wú)融合生殖研究可能帶來(lái)難以估量的社會(huì)經(jīng)濟(jì)利益，國(guó)際上的無(wú)融合生殖研究正呈現(xiàn)出互相保密的趨勢(shì)。目前我國(guó)的無(wú)融合生殖研究的整體水平明顯落后于國(guó)際水平，如不及時(shí)跟進(jìn)，可能使我國(guó)在未來(lái)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中陷入被動(dòng)。

臧鞏固說(shuō)，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(wú)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(wú)融合生殖基因資源，并分離、克隆出無(wú)融合生殖基因是必需的第一步。但無(wú)融合生殖種質(zhì)僅存在于少數(shù)植物中，且鑒定過(guò)程十分繁雜，所以無(wú)融合生殖種質(zhì)資源是珍貴的遺傳資源。

上世紀(jì)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(wú)融合生殖現(xiàn)象。有了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，并在國(guó)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(guó)邊遠(yuǎn)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(guò)十分繁雜和嚴(yán)格的胚胎學(xué)鑒定工作，從中篩選出無(wú)融合生殖種類。雖然十分辛苦，但內(nèi)心十分充實(shí)。迄今，現(xiàn)已在國(guó)產(chǎn)的苧麻屬植物中發(fā)現(xiàn)了6個(gè)專性無(wú)融合生殖種，經(jīng)胚胎學(xué)鑒定，屬二倍體孢子生殖。其中，最有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)是，在同一種內(nèi)專性無(wú)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(diǎn)（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(jiàn)的（絕大多數(shù)無(wú)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(wú)融合生殖類型的直接發(fā)源地和直接的有性祖先；同時(shí)也意味著，這兩種生殖類型的遺傳背景基本一致，遺傳差異最小（有可能是點(diǎn)突變差異），可視作一對(duì)近等位基因系。是難得理想的無(wú)融合生殖遺傳研究的材料。

臧鞏固教授觀察無(wú)融合生殖植物生長(zhǎng)情況

然而，他們打算通過(guò)種間雜交的途經(jīng)轉(zhuǎn)移無(wú)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(shí)，一度引人注目的國(guó)內(nèi)外無(wú)融合生殖研究也由于困難重重而進(jìn)入低潮。在這種形勢(shì)下，不少人對(duì)無(wú)融合生殖的前景產(chǎn)生懷疑，冷言冷語(yǔ)開(kāi)始出現(xiàn)在他們面前，申請(qǐng)課題也越來(lái)越難。面臨壓力，臧鞏固冷靜思考:人們?cè)谘芯繜o(wú)融合生殖中遇到的種種困難主要可歸因于對(duì)其遺傳規(guī)律的認(rèn)識(shí)不清。而人類對(duì)無(wú)融合生殖的遺傳背景和遺傳基礎(chǔ)的研究開(kāi)展時(shí)間不長(zhǎng)，認(rèn)識(shí)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(wú)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(jiān)持著苧麻無(wú)融合生殖研究工作,這一干就是二十多年，臧鞏固和他的團(tuán)隊(duì)成員將自己生命中最精華的歲月貢獻(xiàn)給了無(wú)融合生殖研究……

奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)挑戰(zhàn)國(guó)際難題

盡管全球的科學(xué)家們研究無(wú)融合生殖已幾十年了，但至今未能確切理解無(wú)融合生殖的遺傳機(jī)制，這給在育種中應(yīng)用無(wú)融合生殖造成極大障礙。目前，各國(guó)科學(xué)家正在通過(guò)多種途徑研究無(wú)融合生殖的遺傳機(jī)制，包括克隆一些相關(guān)的基因。這又是一場(chǎng)國(guó)際大賽，中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，這場(chǎng)比賽對(duì)中國(guó)十分關(guān)鍵。要想贏得這場(chǎng)比賽，首先要有好的研究材料。這個(gè)好的研究材料，應(yīng)該是遺傳背景相對(duì)簡(jiǎn)單，容易獲得雜種后代等，而臧鞏固項(xiàng)目組在苧麻屬中發(fā)現(xiàn)了十分理想的研究材料。經(jīng)過(guò)努力，他們克服了無(wú)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(wú)融合生殖遺傳機(jī)制，克隆無(wú)融合生殖基因，奠定了好的基礎(chǔ)……!!

臧鞏固說(shuō)，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(guó)家的農(nóng)業(yè)科研需要基礎(chǔ)研究，沒(méi)有基礎(chǔ)研究，農(nóng)業(yè)難以有長(zhǎng)足的發(fā)展。做基礎(chǔ)研究的人不能太講究得失。‘“國(guó)家的重大需求是目標(biāo)，興趣是最好的動(dòng)力”，臧鞏固將帶領(lǐng)他的課題組，不斷探索，挑戰(zhàn)國(guó)際前沿，推動(dòng)我國(guó)無(wú)融合生殖研究進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列……!!