追梦无融合生殖——记中国农业科学院麻类研究所研究员臧巩固

本刊记者 曹雪琴

追梦无融合生殖
——记中国农业科学院麻类研究所研究员臧巩固

本刊记者 曹雪琴

臧巩固教授在组培室观察转基因试验

伴随着现代生物技术与国家现代麻类产业化的发展,我国麻类基础科学研究开始走出低谷,呈现出快速发展的态势。中国农业科学院麻类研究所副所长、研究员臧巩固在我国麻类生物技术研究领域奋战二十余年，先后从事过麻类作物栽培，品种资源，遗传育种和生物技术研究，涉猎苎麻、亚麻、黄红麻、大麻和剑麻等，为提高我国麻类生物技术研究水平做出了重要贡献。

科学殿堂露锋芒

臧巩固1982年毕业于西北农学院农学系，由于从小生长在城里，刚进大学时，他对农业没有多深的认识。“不就是种粮食嘛”，想到自己以后就要一辈子和土地打交道，学习的积极性也高不起来了。随着学习的深入，一扇扇科学之门被开启了，他被带入了一个充满奥秘的新奇世界，内心深处的兴趣被一下子激发出来了。尤其是现代遗传工程在作物育种中的应用前景，深深吸引了他。没想到这其中有如此神奇和广阔的天地！从此他将作物遗传工程选作自己奋斗的领域。

分配到麻类研究所工作后，臧巩固任劳任怨、三十年如一日的忘我工作，始终以饱满的热情和认真负责的态度对待工作。在孜孜不倦的麻类生物技术研究道路上，臧巩固交出了一份耀眼的答卷：

主持过“973”前期项目、国家自然科学基金项目、国际合作项目、国家农业结构调整重大专项目等重大项目6项，部省级科研项目10多项。主笔和参加发表的论文30余篇，参编学术著作一部。作为第一完成人获得农业部中华神农科技奖三等奖一项、中国农科院科技奖二等奖一项；作为主要完成人获得部级和省级科技进步三等奖3项。参加选育成的麻类新品种不少于6个，其他鉴定成果多项。

他在我国麻类基础研究领域倾注了更多的心血。他首次对我国苎麻属植物的细胞核型进行了较为系统的研究，对苎麻属染色体基数提出新的观点，得到同行专家的好评。主持发现国产苎麻属中存在的专性无融合生殖种质资源，并研究鉴定出6个专性无融合生殖种，是具潜在重大利用价值的珍贵基因资源。研究利用组织培养，无性系变异，倍性育种等生物技术途径创制出一批麻类育种新材料。首次研究建立了红麻农杆菌介导转基因技术，并获得转基因植株。

魂牵梦绕二十年

数学界将“哥德巴赫猜想”誉为“皇冠上的明珠”，臧巩固认为，如能将无融合生殖基因应用于作物育种，将是一次影响深远的技术革命，但是它的难度也像“哥德巴赫猜想”一样极大，可称为作物育种界的一颗“皇冠上的明珠”。无融合生殖又可称为无性种子生殖，其种胚的发育形成，不经过减数分裂和精卵融合。由于无需经过有性过程就能生产种子，因而对作物育种具有潜在巨大的应用价值。著名水稻育种家袁隆平先生提出的水稻杂种优势利用的“三步走”战略的第三步就是利用无融合生殖来固定杂种优势，从而达到杂种优势利用的最高境界。无融合生殖在作物育种上的应用价值不限于固定杂种优势，它还可以缩短育种周期、变营养体繁殖为无性种子繁殖等等。因此，无融合生殖的研究受到国际育种学界的特别关注，被认为是能在作物界引发一场无性革命或新一轮绿色革命的战略性前沿课题。值得关注的是，由于无融合生殖研究可能带来难以估量的社会经济利益，国际上的无融合生殖研究正呈现出互相保密的趋势。目前我国的无融合生殖研究的整体水平明显落后于国际水平，如不及时跟进，可能使我国在未来的农业产业竞争中陷入被动。

臧巩固说，由于绝大多数重要农作物都是有性生殖的，所以借助基因工程技术将存在于其它物种中的无融合生殖基因转入有性生殖作物中，是目前主要的研究方向之一。因此，寻找理想的无融合生殖基因资源，并分离、克隆出无融合生殖基因是必需的第一步。但无融合生殖种质仅存在于少数植物中，且鉴定过程十分繁杂，所以无融合生殖种质资源是珍贵的遗传资源。

上世纪90年代初，臧巩固在研究工作中偶然发现了苎麻属植物无融合生殖现象。有了这个发现，并在国家自然基金给予的连续资助下，他和课题组的同志一起，多次深入我国边远地区的原始森林中去寻找野生苎麻植物，并把它们带回研究所种植，再通过十分繁杂和严格的胚胎学鉴定工作，从中筛选出无融合生殖种类。虽然十分辛苦，但内心十分充实。迄今，现已在国产的苎麻属植物中发现了6个专性无融合生殖种，经胚胎学鉴定，属二倍体孢子生殖。其中，最有价值的发现是，在同一种内专性无融合生殖类型与专性有性生殖二倍体类型并存，且这两种生殖类型分布于同一地点（同一山坡上），形态上几乎难以区别，这在自然界是十分罕见的（绝大多数无融合生殖种的有性祖先已灭绝）。意味着臧巩固和他的同事发现了该无融合生殖类型的直接发源地和直接的有性祖先；同时也意味着，这两种生殖类型的遗传背景基本一致，遗传差异最小（有可能是点突变差异），可视作一对近等位基因系。是难得理想的无融合生殖遗传研究的材料。

臧巩固教授观察无融合生殖植物生长情况

然而，他们打算通过种间杂交的途经转移无融合生殖基因的努力一次次地失败了，研究工作遇到巨大困难。此时，一度引人注目的国内外无融合生殖研究也由于困难重重而进入低潮。在这种形势下，不少人对无融合生殖的前景产生怀疑，冷言冷语开始出现在他们面前，申请课题也越来越难。面临压力，臧巩固冷静思考:人们在研究无融合生殖中遇到的种种困难主要可归因于对其遗传规律的认识不清。而人类对无融合生殖的遗传背景和遗传基础的研究开展时间不长，认识有限，低估了它的复杂性，所以，遭遇失败并不奇怪，但决不能因此否定无融合生殖的应用前景。自己的选择不能放弃！于是，他和同事们顶着压力，在十分困难的条件下，坚持着苎麻无融合生殖研究工作,这一干就是二十多年，臧巩固和他的团队成员将自己生命中最精华的岁月贡献给了无融合生殖研究……

奠定坚实基础挑战国际难题

尽管全球的科学家们研究无融合生殖已几十年了，但至今未能确切理解无融合生殖的遗传机制，这给在育种中应用无融合生殖造成极大障碍。目前，各国科学家正在通过多种途径研究无融合生殖的遗传机制，包括克隆一些相关的基因。这又是一场国际大赛，中国是农业大国，这场比赛对中国十分关键。要想赢得这场比赛，首先要有好的研究材料。这个好的研究材料，应该是遗传背景相对简单，容易获得杂种后代等，而臧巩固项目组在苎麻属中发现了十分理想的研究材料。经过努力，他们克服了无融合生殖与有性生殖类型间的杂交难关，初步获得了杂种F1代的分离群体。这为深入研究无融合生殖遗传机制，克隆无融合生殖基因，奠定了好的基础……!!

臧巩固说，农业科研以应用研究为主，做基础研究难出成果。但国家的农业科研需要基础研究，没有基础研究，农业难以有长足的发展。做基础研究的人不能太讲究得失。‘“国家的重大需求是目标，兴趣是最好的动力”，臧巩固将带领他的课题组，不断探索，挑战国际前沿，推动我国无融合生殖研究进入国际先进行列……!!