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棉海筑梦青春志 科研沃土育优青

——记中国农业科学院棉花研究所何守朴研究员


发布时间:2024-11-18 来源 :综合处 访问量 : 作者: 综合处
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【个人简介】

何守朴,1984年出生,中国农业科学院棉花研究所棉花种质资源创新利用创新团队首席科学家,博士生导师,国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者,中国农科院农科英才(领军人才),国家棉花产业技术体系岗位科学家。主要从事棉花种质资源研究。作为第一作者或通讯作者发表SCI论文30余篇,其中,在《自然·遗传学(Nature Genetics)》上发表高水平论文3篇,系统解析了栽培棉的群体多样性特征和重要性状的遗传基础。

农作物种质资源是农业科技原始创新与种业发展的核心“芯片”。如何在全面鉴定评价的基础上,挖掘重大应用价值基因,将我国棉花种质资源数量优势转化为基因资源优势,从而转化为育种创新优势,是棉花基础研究亟待攻克的重大命题。为此,何守朴与同事们踏上了解码棉花种质资源的“基因密码”的征途。


勤于实践,发现科研难题

“2009年刚到中棉所工作,就参加了课题组承担的‘中国棉花种质资源抢救性搜集’项目,主要目标就是我国传统种植的二倍体栽培棉种—亚洲棉。在这过程中我发现,随着陆地棉逐步取代亚洲棉,成为我国唯一大规模种植的栽培棉花,我国的棉花种质资源,特别是一些稀有的优异基因丢失越来越快。”何守朴感慨道,“我们国家虽然是棉花种质资源的保存大国,但我们不是种质资源的研究强国。我们对棉花种质资源的基因型鉴定,远远没有达到我们预期的要求,会严重地阻碍我们棉花分子育种的进程。”

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何守朴收集种质资源

这段抢救性收集经历让何守朴深刻认识到开展棉花种质资源鉴定研究的紧迫性和重要性,也让他明白实验室研究必须与田间实践紧密结合,才能真正发现问题、解决问题。多年来,他坚持在棉花生长期间到试验地和全国各地试验点调查材料。通过这些实地考察,及时收集到第一手的实验数据,了解生产中的实际问题,为他的科研工作提供了坚实的基础。


刻苦攻关,突破研究瓶颈

“要想让种质资源能够更加高效地服务于育种生产,我们必须从源头上把棉花各种重要性状形成的遗传基础搞清楚。”从2013年开始,何守朴便开始摸索如何利用当时在水稻等作物上广泛应用的先进分子标记对棉花种质资源开展大规模分子鉴定工作。

2015年,随着陆地棉基因参考基因组图谱的公布,何守朴迎来了前所未有的研究机遇。“棉花基因组测序计划启动以后,我们种质资源研究终于可以大展拳脚了。”何守朴说道。尽管在表型鉴定方面有着深厚的积累,但在基因型精准鉴定这一领域,何守朴他们几乎是空白一片。于是,何守朴和同事们踏上了在高水平科研平台的求学之路,决心弥补这一短板。为加快研究进程,他和同事们几乎全天候驻守于实验室,开展大量的实验和数据运算。有时,一个看似简单的实验结果却需要他们反复验证,以确保数据的准确性和可靠性;有时,一个重大的发现却可能因为技术瓶颈而难以推进,让他们倍感压力。但无论遇到多大的困难和挑战,他们都没有放弃过。

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何守朴查看国家棉花种质资源中期库资源

经过不断地学习和探索,何守朴团队与国内外大学和科研单位合作,先后对3000多份棉花资源在我国三大棉区进行了多年多点表型精准鉴定,在室内外获得了3000多个表型性状,重测序棉花种质3000多份,通过创新性的结合种质资源表型组学、基因组学、转录组等,系统地鉴定了栽培亚洲棉和陆地棉群体中与重要性状关联的主效位点,首次从基因组层面揭示了亚洲棉在我国从南往北的演化历程,以及优异性状形成的分子机理,标志着我国在棉花基因组变异和纤维性状遗传领域取得重大进展,为棉花重要性状定向育种提供了较为精准的标记和基因资源。历经4年攻关,两项研究成果于2018年同期发表在国际遗传学顶尖期刊《自然·遗传学(Nature Genetics)》,论文一经发表便获得国内外知名学者广泛关注,其中一篇还入选当年的高被引论文,这两项成果又同时入选“2019年中国农业科学十大重大进展”。2022年“亚洲棉的生物学贡献及其在我国的传播途径”科研成果获河南省自然科学一等奖。

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何守朴进行田间调查

面向生产上对高品质棉花的需求,为充分解释纤维品质形成的基础,何守朴主导完成了“栽培陆地棉地理分化和纤维品质改良的基因组学基础”研究,分析了超过3000份棉花种质资源,总计调查了近80000个纤维品质数据,全面剖析和评估了现存陆地棉种质资源中纤维品质相关的优异位点,并从远缘杂交渐渗系中鉴定到两个新的与纤维品质密切关联的优异等位变异,在国际上首次从基因组水平证实了育种史上远缘杂交对陆地棉纤维品质的贡献,并发掘了陆地棉种质资源中与纤维品质密切相关的新位点,系统地揭示栽培陆地棉地理分布和纤维品质形成的基因组学基础,为进一步深入理解陆地棉的适应性演化、提升新品种纤维品质奠定了重要理论基础,也为陆地棉适应性和纤维品质分子育种提供了大量的数据和基因资源,将有效地推动陆地棉分子育种进程。该项成果于2021年在线发表在《自然·遗传学(Nature Genetics)》上,并入选了“2021年中国农业科学十大科学发现”。

在破译“基因密码”的同时,何守朴也意识到,单纯的数据积累并不足以转化为实际的育种创新优势。为此,何守朴结合前期统计的表型数据,又对大量棉花种质资源丰产、优质、抗逆、抗病等性状进行了优异基因挖掘,鉴定到调控陆地棉纤维伸长率的主效基因、控制陆地棉叶绒毛、株高的主效位点等一系列调控棉花复杂重要农艺性状形成的关键基因,推动了棉花种质资源基因组学领域的发展,为棉花“精准育种”提供了优异的基因资源和理论指导。


勇毅前行,领航研究新方向

棉花种质资源研究,是一场跨时代的接力赛,在前辈们开展种质资源收集、保存和田间表型鉴定的基础上,何守朴开拓出了一片属于自己的科研新天地。科研之路永无止境,展望未来,何守朴表示:“未来农业的发展必然是多学科融合,特别是我们做农业大数据的,要和人工智能等新兴学科交叉,可以通过无人机开展田间表型大规模鉴定,并利用最新的人工智能技术开展大规模基因型预测农作物的表型,最大程度地提高育种效率。”在这场充满未知与挑战的征途上,作为新一代中棉所棉花种质资源创新利用研究的领头人,何守朴将带领团队面向科技前沿,持续探索创新,力争在棉花种质资源研究领域取得更大的突破。

5与中国农业大学相关团队开展无人机调查表型性状合作xiu.jpg

与中国农大相关团队开展无人机调查表型性状合作

时光不语,却见证着每一个奋斗者的足迹。在不断地学习和探索中,何守朴从主要参与者成长为主导者,成为了棉花种质资源鉴定利用研究领域的佼佼者。2021年何守朴申报的“棉花种质资源优异基因发掘”项目获得国家自然科学基金优秀青年基金资助,实现了中棉所优青项目零的突破。作为核心成员,何守朴牵头构建了全球最大的栽培棉基因型数据库,为棉花分子育种提供了重要理论支撑。截至目前,他作为第一作者或通讯作者发表高水平SCI论文30余篇,其中,在国际顶尖学术期刊《自然·遗传学(Nature Genetics)》上发表3篇论文,助推了我国棉花种质资源基础研究提升至国际领先水平。


科研传承,赓续“中棉所精神”

科研因创新而绽放光芒,这正是何守朴身上所体现的“中棉所精神”,他也将这种精神不断发扬光大。“科学研究我觉得最重要的就是对未知事物的好奇心,观察到一个现象一定要有搞清楚‘为什么’的精神,然后再去寻找方法,通过不断反复地尝试,求真务实,去搞清楚现象背后的科学原理。真正践行‘艰苦奋斗、甘于奉献、勤于实践、勇于创新’的‘中棉所精神’。”谈到对“中棉所精神”的理解,何守朴有感而发,“希望广大青年科研人员,保持对科研的热情,培养科研兴趣,特别是对新技术新学科的学习,以‘中棉所精神’为指引,取得更大的成绩!”

青春由磨砺而出彩,人生因奋斗而升华。何守朴以其坚定的科研信念和卓越的科研成果,成为了中棉所青年科研人员的一面旗帜。从他身上,我们看到了新一代中棉所青年科研工作者的影子,他们以坚定的信念,锐意进取,在助力我国棉花产业高质量发展的道路上勇毅前行!

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