神奇「國寶級」小麥綻放異彩

4月28日，國際著名學術期刊《自然通訊》發表了中國科學家在小麥研究領域的一項重要成果：山東農業大學付道林教授領銜的科研團隊在太谷核不育小麥研究方面取得重大突破，成功克隆了太谷核小麥雄性不育基因，並對其機理進行了探討。

獲知這一消息，84歲的小麥育種專家孫蘭珍教授興奮地說：「這項成果將對改善小麥育種手段，提高育種的針對性和成功率產生重要影響。」

神奇「國寶級」小麥的協作攻關

雜種優勢是生物界的普遍規律，小麥的雜種優勢利用也受到高度重視。我國由中國農科院牽頭組織了全國大協作，協同攻關。

1972年，山西太谷縣農民技術員高忠麗在小麥大田中發現了一株雄性不育株，並保存下來。中國農科院鄧景陽博士研究確定，該不育株是世界上在小麥中首次發現的天然突變體，其不育性受顯性雄性不育單基因控制，並將其命名為太谷核不育小麥。在育種界，太谷核不育小麥被視為「國寶」。

截至2009年，全國已基於太谷核不育小麥建立相關協作單位及科研人員研發的矮敗小麥輪選群體210個，育成品種42個，推廣面積1.85億畝，增產小麥56億公斤。

1970年，山東農業大學孫蘭珍教授開始相關科研攻關，並於1990年育成了魯麥15號新品種，這也是利用太谷核不育小麥在全國育成的第一個冬小麥品種。

2000年，孫蘭珍團隊在國家自然科學基金資助下，開展「國寶級」基因太谷核不育小麥Ms2基因的遺傳標記研究。但由於難度大，研究舉步維艱，距實現基因克隆的要求還有差距。

紮實推進「國寶級」小麥基因克隆攻關

付道林是山東農大農學專業1994屆畢業生，2007年被評為美國加州大學戴維斯分校優秀博士後，在小麥基因克隆研究方面成績突出。2008年，付道林受邀從美國來到山東農大工作，成為「泰山學者」特聘教授。

得知孫蘭珍教授長期從事太谷核不育小麥基因的利用研究後，付道林主動聯繫他，表示要為這項研究盡自己的力量。孫蘭珍十分高興，提供了多年育成的太谷核不育小麥和研究資料。2010年，付道林團隊開始利用圖位克隆技術進行Ms2基因的克隆研究。

小麥基因的圖位克隆研究具有相當的不可預見性。為保證研究路線正確，付道林嚴格遵循小麥圖位克隆技術要求，穩紮穩打、一步一個腳印向前推進。團隊建立了Ms2基因的多個定位群體，開展了該基因的遺傳定位。

到2013年初，研究取得進展，將Ms2基因定位於一個非常小的遺傳區間，這讓團隊成員信心大增。2014年，付道林團隊申請到了國家自然科學基金資助。

成功克隆太谷核不育基因

「小麥上圖位克隆成敗的關鍵，取決於是否能夠建立目標基因所在區域的物理圖譜。」付道林說。為此，團隊專門投資構建了「矮敗魯麥15」的基因組人工染色體文庫。他們還利用Ms2區域的特異標記，篩選並獲得了8個陽性克隆，成功建立了Ms2區域的物理圖譜，分離到太谷核不育Ms2基因，並通過反向遺傳學驗證了該基因的功能。2015年6月，山東農大向國家知識產權局提交了該基因的發明專利申請。

「在這項科研攻關中，研究生是工作的主力。」付道林說。為了完成研究，博士生倪飛一再延期畢業，在這個項目上整整做了6年。倪飛和齊娟兩名學生密切配合，共同承擔艱巨的基因克隆任務，並帶領其他學生聯合攻堅。王樹芸等負責遺傳轉化，呂波等負責突變體分析，郝群群負責蛋白互作研究，科學的分工協作提高了研究效率。

「Ms2基因的獲得，對於植物分子育種，尤其是重要糧食作物的雜交制種意義重大。」付道林說，希望能組織科研力量進一步拓展太谷核不育基因Ms2的應用空間，發揮自主知識產權基因的長遠應用價值，讓「國寶級」小麥綻放異彩。

《中國教育報》2017年05月16日第3版

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