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苜蓿来西或 改良自叶始
——专访山东大学生命科学学院教授周传恩
发布时间: 2019-01-17 12:34:30     发布来源: 中国科学报    
作者:唐凤 仇梦斐     发布人:李冰倩    

 

 

“紫花苜蓿是以收获叶、茎为主的牧草,选育叶量丰富的苜蓿新品种一直是我追求的目标。”

■本报记者 唐凤 仇梦斐

蓝天白云,绿油油的苜蓿开着紫色小花,自动化设施浇灌着草场;羊群在附近圈舍里悠闲地吃着喂料;打草机已经就位,工人准备收割苜蓿……这幅现代牧场景象,也是山东大学生命科学学院教授周传恩心中的“小梦想”。

紫花苜蓿是世界上最重要的豆科牧草之一。紫花苜蓿由于其高产、耐旱、优质等特点而被称为牧草之王,但是国产紫花苜蓿产量少、品质差、货源不稳定,已成为限制我国草食畜牧业和奶业发展的一个不可忽视的因素。

周传恩正是长期致力于重要牧草苜蓿的品质改良研究工作。

“紫花苜蓿是以收获叶、茎为主的牧草,选育叶量丰富的苜蓿新品种一直是我追求的目标。但紫花苜蓿是高度杂合的同源四倍体,对其开展研究非常困难。”周传恩告诉《中国科学报》。

蒺藜苜蓿具有较小的二倍体基因组,而且通过自花授粉繁殖,因此逐渐成为豆科研究的模式植物。“蒺藜苜蓿与紫花苜蓿亲缘关系非常相近,这使得通过对蒺藜苜蓿复叶发育机理进行研究从而对紫花苜蓿进行分子遗传改良成为可能。”周传恩说。重要牧草

在豆科牧草中,紫花苜蓿是世界上栽培最早、分布最广,也是最为重要的一种多年生优质牧草。紫花苜蓿原产伊朗,在我国已有2000多年的栽培历史,是我国和北半球温带地区最主要的牧草和草田轮作的首选草种。

目前很多国家都非常重视牧草生产,西方发达国家及一些中等发达国家的牧草种植面积已超过粮食种植面积,牧草产业的发展对这些国家的农业经济和生态环境的优化起到了重要作用。

另一方面,牧草产业与畜禽、蛋、奶等相关产业联系紧密,其发展对国家的食品安全、农业经济和生态环境的优化至关重要。2012年中央1号文件决定启动实施“振兴奶业苜蓿发展行动”推动苜蓿产业的发展。

虽然我国紫花苜蓿的商业生产在迅速增长,但由于国内对高质量苜蓿日益增长的巨大需求,国产苜蓿的短缺情况并没有得到缓解。

周传恩提到,国内苜蓿供需缺口越来越大也导致近些年中国的紫花苜蓿进口量持续增长。据中国海关数据统计,2013年中国进口苜蓿干草达到创纪录的75.56万吨,占全部进口干草的94.64%,同比增加了70.89%。

打破瓶颈

为打破国产紫花苜蓿面临的瓶颈,周传恩和同事将目光放在了叶子上。

叶是植物最重要的光合器官,也是苜蓿产量的源头。紫花苜蓿是以收获叶、茎为主的牧草,叶对苜蓿产草量的贡献率最多可达60%。

“虽然科学家经过长期努力,已经初步了解了植物复叶发育相关的分子、生理机制,然而这些研究结果还远远不能全面解析植物复叶发育机理,最终在农业生产中发挥作用。”周传恩说。

研究人员利用蒺藜苜蓿突变体库,通过正向和反向遗传学大规模筛选复叶发生和叶片运动相关突变体,阐明复叶发生和叶片运动—环境互做调控机制并创建生物学模型和数学模型,对相关基因或调控元件进行优化整合,并以此为依据对紫花苜蓿的复叶模式进行遗传改良。

引进来、做得好

为了帮助解决国家牧草产业的重大需求,2013年,刚回国建立实验体系的周传恩曾遇到不少困难。他回忆道,“例如做转基因,我们一开始想省点钱,就对各种培养基试剂进行实验,希望能选出合适又便宜的试剂组合,这就用了不少时间。”

即便如此,周传恩仍自主开展了多项原创性研究,在植物学国际顶级SCI学术刊物发表多篇研究论文,获得同行的高度评价。

2014年他作为首席科学家,主持了科技部“国家重点基础研究发展计划(‘973’计划)”青年科学家专题项目。这是立项以来山东省首次获批青年科学家专题的首席项目。

2017年,周传恩参与了国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项。同时他还任职多个专业委员会,为促进国内植物学研究领域的发展做出了贡献。

当前,在山东省提倡新旧动能转换的大趋势下,周传恩表示,作为青年科学家首先应把自己的本职工作做好,把基础理论做扎实,再就是针对山东省对牧草的实际需求,去研发合适的产品。

《中国科学报》 (2018-01-16 第8版 校园)

 

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