有望成为打开“植物宇宙”的基因密码?武汉园科院矮牵牛控花项目入选国家科研基金

有望成为打开“植物宇宙”的基因密码?武汉园科院矮牵牛控花项目入选国家科研基金

矮牵牛,你认识吧。武汉花坛里的熟面孔,一年里经常能看到它成片开花。

就是平平无奇的它,或许能成为打开“植物宇宙”的基因密码

有望成为打开“植物宇宙”的基因密码?武汉园科院矮牵牛控花项目入选国家科研基金

通过基因工程与生物技术,武汉一位85后园林科学家,有望对植物的开花状态进行精准调控。

近日,国家自然科学基金委员会公布了首批2021年国家自然科学基金申请项目评审结果,武汉市园林科学研究院(以下简称市园科院)植物所工程师张思思的矮牵牛控花项目获批,这也是武汉市园科院首个入选国家科研基金的项目。

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人身高的高或矮、眼睛是单眼皮还是双眼皮,都是由体内的基因决定。植物和人一样,花形、花色、是否开花、开花时间等,也都由基因决定。

目前,张思思已经初步找到了控制矮牵牛开花的基因密码,而接下来的3年,她的任务就是用实践证明,这个密码确实能够打开矮牵牛、甚至其他植物开花的大门。

▎“模式植物”拟南芥

有些植物生长周期长,基因组比较复杂,研究难度十分大。因此,植物遗传学试验中,一般将拟南芥作为“小白鼠”。因为它生命周期短、基因组简单等特征,非常适合作为「模式植物」

即在它的基因中找到控制植物某一特性的基因,然后应用在其他植物上。例如科学家就曾在水稻中,过量表达拟南芥的某一同源基因(增强这种基因的作用),从而提高了水稻的抗旱能力。

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而张思思研究的有趣之处是什么呢?她发现,在同为模式植物的矮牵牛中,同一基因,与拟南芥却有不同的作用。例如在矮牵牛里抑制植物开花的基因,在拟南芥中,却是促进植物开花的。

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一般情况下,城市园林会通过水肥管理、修剪、植物激素等外界刺激,对植物花期进行调控,或通过杂交育种、自然选择等选育出开花时间不同的品种。

张思思的研究一旦成功,则意味着植物开花有望通过基因,从根源实现精准调控。

比如,可以缩短樱花等植物生长的幼年期,使它们提前进入开花阶段;让悬铃木少开花甚至不开花,基本解决果实飘毛给城市居民带来的烦恼。

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8日,小绿在市园科院的实验室里,看到了戴着眼镜、穿着白大褂,温文儒雅的张思思。

她今年32岁,博士就读于华中农业大学,目前是市园科院张思思博士工作室负责人。她的研究方向为园林植物生物技术与遗传育种,主要包括悬铃木少果毛优株选育、矮牵牛开花时间调控和武汉市湿地花城新优花卉品种研究等。

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小绿查看国家科研基金项目申报和获批数量发现,入选该项目十分不易,概率只有15%左右。

张思思告诉小绿,这个项目基于她博士期间的研究基础,工作后又连续申报了3年,才最终获批。去年武汉疫情期间,她在家养胎,本来打算放弃申报,进行思想斗争后,她还是咬着牙坚持了下来。

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转基因看不见、摸不着,和它打交道是个很困难的事情。要高质量的完成项目,就意味着大部分时间都需要泡在实验室里,穿梭在各种仪器中间,在错综复杂又变化多端的基因调控网络中,探索着最关键的一环。

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最考验人的还有心态,有时一连好几个月都看不到任何进展,当阶段性结果没有达到预期,可能就要推翻重来,并对实验方案进行一次次的调整和修正。

“科研就是这样,有时候会超过预期,但更多的时候达不到预期,所以有时还需要一些运气。”张思思说,虽然难,但每一小步的进展,都会让她成就感十足,支撑着她向最终的梦想前进。

花卉基础研究,属于比较边缘的领域。”张思思说。相比作物和果树等,园林花卉研究相对处于“不太重要”的位置,起步晚,经费少。

她说自己从小就喜欢花,虽然当初稀里糊涂选择了专业,但越来越深入这个领域后,她想用自己的能力,努力做出一点成绩出来。

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现在市场上的花卉品种、色彩都十分丰富,例如矮牵牛,适应性非常强,花色非常多,十分受大众喜欢,但很多人不知道,这些好看的鲜花大部分都是来自国外的进口花卉。

“买种子很省事儿,培育出一个我们自己的花卉产品,却可能需要6-10年甚至更长的时间。”但张思思依然坚定做原创研究。她说,“至少可以证明,我们是掌握这个技术的,随着更多的花卉育种工作者的努力,我们可以培育出越来越多具有自主知识产权的新优花卉品种。”

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▎欧克芳(最右)正在为睡莲授粉

和张思思一样,市园科院还有一批坚持进行花卉研究的科研人员。主攻睡莲品种研究的高级工程师欧克芳,已经自主培育出睡莲新品种“火凤凰”,并获得国际登录注册;聂超仁坚持进行樱花创新育种研究,近几年已经培育出“楚红”“楚锦”“楚天飞雪”“楚园丰后”四个国樱新品种……

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▎聂超仁在观察国樱新品种开花状况

市园科院相关负责人表示,园科院将依托国家自然科学基金项目,坚持创新引领,加强科研投入,力求培育出更多更优的国产花卉品种,为武汉创建国家生态园林城市和建设湿地花城贡献力量。

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