这是发布在《科学中国人》期刊年第1期上介绍“表哥”(彪哥)的文章。文章的专业术语较多,但不影响我们的阅读,还能让我们对表哥这些年的工作内容、工作业绩有了进一步了解。转发于此,与大家一起分享。

将绿色和希望洒向人间

——记扬州大学作物遗传育种专业教授、博士生导师潘学彪

期刊《科学中国人》

记者:苏丹

上图为《科学中国人》期刊截图

专家档案

潘学彪年3月生,江苏南京人。年1月原江苏农学院毕业留校任教。-年在美国路易斯安娜州立大学进修和合作研究。曾任农学院农学系副主任,现任扬州大学作物遗传育种专业教授、博士生导师,扬州大学作物学一级学科中的植物生物技术博士学位授予点负责人,教育部植物功能基因组学重点实验室副主任、江苏省作物遗传生理重点实验室副主任,江苏省农作物新品种审定委员会水稻专业委员会副主任委员,江苏省种业行业协会常务理事。

本刊记者苏丹

农业和粮食生产是维系传统农业经济与社会基本要素之一,粮食更是人类赖以生存和发展的重要物质基础。水稻是我国最重要的粮食作物,其耕种面积约占粮食作物总面积的30%,产量占粮食总产的40%。我国50%以上的人口以稻米为主食,在某种程度上可以说,水稻单产是维系我国人口增长和社会稳定的关键。

作为水稻研究的专家,潘学彪教授为了我国水稻育种事业的发展,倾注了自己全部的心血。年3月,他抱着立志农业科研的决心考进了大学,成为改革高考制度后的第一届大学生。年初,潘学彪以优秀的成绩毕业于原江苏农学院农学系农学专业,并留校任教。二十多年来,他将所有热情都倾注到了自己热爱的水稻事业上。

潘学彪教授主要从事水稻功能基因组学和分子育种研究工作和作物遗传育种教学工作,重点   

潘学彪教授领导的研究组从抗纹枯病种质资源筛选和病原菌接种鉴定方法的改进入手,建立了抗水稻纹枯病数量基因鉴定、效应分析及分子育种的研究体系,在国内外同类研究中处于领先水平。他们在近等基因系水平上明确了多个抗病QTL单独存在时的抗性效应和累加效应,以及可挽回产量损失的份额;建立了快速鉴定拟改良亲本在相应抗性QTL位置上是否携带有利等位基因的方法,初步明确了部分重要亲本的目标QTL基因型,为分子标记辅助抗纹枯病育种奠定了基础。通过标记辅助育种和转基因育种手段,育成水稻中抗纹枯病新品种(系)多个。

该研究的阶段性成果曾于年和年分别获得国家教委科技进步二等奖(潘学彪教授为第5完成人)和中国高校科技进步二等奖(潘学彪教授为第1完成人)。有关论文分别发表在Theoretical

andAppliedGenetics、CropScience、科学通报、植物学报、遗传学报、中国水稻科学等学术期刊上。

近年来,通过在近等基因系基础上构建目标QTL的染色体片段叠代系,潘学彪教授带领着他的研究组已经和正在精细定位多个抗水稻纹枯病(主效)数量基因。其中1个QTLqSB-11已被精细定位在74kb的区间内,其抗性候选基因已经基本明确,候选基因的验证及其表达模式和功能的研究正在进行中。另一个QTLqSB-9的抗性候选基因及其表达模式的研究也在进行中。这些研究为进一步克隆数量抗病基因和阐明数量抗性的分子机理奠定了基础。

白叶枯病

白叶枯病是水稻上最严重的细菌性病害。Xa-21基因是抗病谱较宽的抗病基因。通过农杆菌介导的转基因技术,潘学彪教授承担和参与了将Xa-21基因转入多个生产上重要的杂交稻亲本的研究,获得了抗性水平明显提高、而其它主要农艺性状保持原品种特点的稳定转化后代。此研究课题的阶段性成果已通过中国科学院科技成果鉴定(第3完成单位第1完成人)。有关论文发表在中国科学(C辑)、作物学报、植物病理学报和中国水稻科学等学术期刊上。

稻瘟病

稻瘟病是最严重的真菌性病害,病原菌变异快,生理小种多,育成的抗病品种的抗性容易丧失。弄清不同抗性基因的抗谱,筛选出抗谱较宽的抗性基因,累加抗谱互补性好的抗性基因,可以提高新品种对稻瘟病抗性的持久性。

为此,潘学彪教授领导研究组与中国水稻研究所合作,筛选出3个抗性基因(Pi-1、Pi-2和Pi-33),它们累加的实际效果可抗不同菌群的30个代表菌株中的96.7%。选定需要改进稻瘟病抗性的推广品种,发展基因双侧的多态性分子标记,并开展标记辅助育种。此研究课题已经取得突破性进展。

条纹叶枯病

条纹叶枯病是近年来江苏省粳稻生产上爆发的毁灭性病毒病害。江苏省内的粳稻品种多无抗性,因此受害严重。潘学彪教授和同事们研究了国内外抗性粳稻品种所用抗性基因的来源和性质(抗病毒还是抗介体昆虫),选择带有抗病毒基因的粳稻品种为供体亲本,江苏省内最优质粳稻品种(感病)为轮回亲本,筛选双亲间多态性分子标记,进行了抗条纹叶枯病分子育种。他们的研究成果受到了种子部门和用种者的普遍欢迎。

开拓创新——为水稻高产

矮化育种

矮化育种是水稻第一次绿色革命的主要内容。但长期以来,籼稻半矮秆基因利用的单一化存在着一定的潜在风险。潘学彪教授与同事们一起承担了多个半矮秆基因的鉴定和精细定位研究,在近等基因系水平上研究了部分半矮秆基因的矮化效应和多效性,为筛选和在水稻育种中利用新的、更好的半矮秆基因积累了资料。

半矮生性遗传研究的阶段性成果曾获得年国家教委科技进步二等奖(潘学彪教授为第2完成人)。有关论文发表在TheoreticalandAppliedGenetics、遗传学报、中国农业科学和中国水稻科学

等期刊上。

此外,在合作研究中,潘学彪教授从1个矮秆突变体中克隆了1个多蘖矮基因OsCCD7,阐明了该基因的分子机理和表达调控模式,论文分别发表在Planta和PlantJournal上。

颖花发育

颖花是水稻产量库容的主要决定者,因而与高产有重要关系。潘学彪教授通过T-DNA插入突变体库的筛选,发现了一个与水稻颖花发育相关的突变标签系,获得了插入片段侧翼的水稻基因组序列,证明了标签系内突变性状与侧翼序列共分离,进而分离克隆了功能基因DH1,研究了该基因表达的时空特性。DH1基因是LOB基因家族成员,这是首次发现LOB基因家族成员参与水稻颖壳的发育调控,对深入水稻生殖发育的遗传调控机理及其应用的研究有着重要意义。该项成果已于年申请了国家发明专利(专利申请号:95020.2,专利公开号:CN)。

卷叶种质

袁隆平院士的超级稻育种计划中,将叶片适度卷曲(纵向内卷)视为水稻理想株型塑造的重要指标。潘学彪教授的研究组发现了一种卷叶种质,系统研究表明,该种质的卷叶性状由单一不完全隐性基因控制,其在水稻生长发育的中后期具有明显的有利效应,由于群体通风透光条件改善而使多个产量构成因素得到明显改善,从而较大幅度地提高了水稻产量。

潘学彪教授将该卷叶基因转移到杂交水稻亲本,在杂合体状态下利用该基因,收到了更好的效果。目前已利用该基因育成卷叶不育系,配制的杂交种已经进入省级水稻新品种(系)中间试验。此外,他们还将该基因定位于18kb的范围内,明确了候选基因,其功能可能与miRNA调控叶片的极性发育有关。相关论文发表在科学通报、遗传学报、作物学报和中国水稻科学等期刊上。

焦磷酸化酶基因

在水稻的光合器官中,蔗糖的合成和输出是光合作用的限速步骤之一。潘学彪教授和他的同事们参与了在叶肉细胞过量表达胞质型焦磷酸化酶基因的研究,试图通过表达焦磷酸化酶基因,在叶肉细胞中特异性调节焦磷酸根与磷酸根的比例,达到促进蔗糖的合成和输出,从而收到提高光合作用和增加稻谷产量的目的。

通过在推广品种上的转基因研究和稳定遗传的转基因后代的多点试验,已经证明此途径是提高光合作用和增加稻谷产量是一条行之有效的新途径。

二十多年来,潘学彪教授在国内外重要学术刊物上发表研究论文90余篇,其中10余篇被SCI收录。他参编的《两系法杂交水稻研究进展》和《作物育种学总论》两本论著指导着后来者继续攀登。

结语:

“茁壮的稻株随着微风摆动,人们在沉甸甸的稻穗下欢庆丰收……”这个浪漫而美丽的故事,承载着水稻研究工作者们沉甸甸的理想与期翼。青山绿水间,潘学彪教授亲近了土地,更亲近了满载着农家希望的稻田。在致力于科学研究的同时,他也将绿色和希望播洒到了农民兄弟的心里。

当岁月的阵风吹过,四野浓绿的稻禾布满视野——这,就是潘学彪教授的心愿,是他孜孜以求,穷尽毕生也无悔的心愿。

《科学中国人》封面图片来自网络

多日不见彪哥了,上次见面还是去年和大家一起去“溧阳乡村游”。后来发了关于他的两篇帖文,介绍他的退休生活——学弹钢琴、学开车考驾照,不知道近来钢琴练得如何?驾车又行走了多少千米?

在校时我们没有交集,他比我大几个月,但比我高一届,下乡插队时我们在一个公社,他在朱庄我在夏集。那年公社办起了“夏集农大”,彪哥成了“农大”的“教授”,校址就选在我们生产队。我搬到镇上学校去住了,我们的知青小屋就成了“农大”的“教室”和“办公室”,我的房间就成了彪哥的”宿舍”。

那年闹地震,农大在我们知青小屋前盖上了“防震棚”。有一天傍晚,我去生产队办事,恰逢农大学员开展文艺活动——学唱《国际歌》,我去看一眼热闹,便被彪哥抓差,“来!请吴老师为我们指挥!”。防震棚里几十名学员歌声嘹亮,“......要创造人类的幸福,全靠我们自己!”

后来,彪哥上了大学,留校任教,成了博导;我被招工回城,也成了厂办学校的教师。直到老三届校友分会成立,在西祠胡同里找到一块家园,我和彪哥的联系才又多了起来——

前几天,听说彪哥的孙女“小百灵”参加今年高考,成绩在江苏名列前茅,为孩子高兴,也为彪哥表嫂高兴哦!

表哥表嫂秀恩爱

年,表哥和校友在一起

在扬州在溧阳

年10月彪哥和校友们在瘦西湖

年5月彪哥彪嫂和校友们在溧阳

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