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青岛农业大学 - 《青岛农业大学报》

破译瓜类作物的“基因密码”

——张忠华教授团队解码植物分子育种纪实

作者:□  本报记者  周维维  薛春燕  学生记者  刘亚军    
2024-12-06     浏览(41)     (0)

这篇文章讲述了园艺学院的张忠华教授在瓜类作物基因组学和分子育种方面取得的突破性进展,加速了葫芦科作物生物学和分子育种的进展,为做强瓜类种质芯片,端牢“中国饭碗”注入强劲动力。他出生在山东聊城的一个农村家庭,对生物信息学产生了浓厚兴趣,并投身瓜类基因组学研究。

农业现代化,种子是基础,种业是国家安全战略的重要组成部分,有序推进生物育种是国家战略需求。当前,随着基因组学和分子生物学等生命科学的飞速发展,种业已跨入一个利用基因改造的“基因时代”,世界前沿种业创新进入了以“生物技术+人工智能+大数据信息技术”为特征的育种4.0时代。然而,由于瓜类作物如黄瓜、甜瓜、冬瓜等在基因组结构、性状基因调控机制不明等方面存在诸多困难,如何高效解析功能基因、提升育种效率仍然面临巨大挑战。

作为蔬菜分子遗传育种领域的领军人物,张忠华教授凭借多年的科研积累与创新,在瓜类作物基因组学和分子育种方面取得了突破性进展。通过系统挖掘瓜类作物的基因资源、解析重要农艺性状的遗传机制,为中国瓜类作物的遗传改良和产业发展做出了贡献,并为植物基因组和遗传学领域研究提供了借鉴和重要信息。

园艺学院的学生们说,院长张忠华教授最让他们印象深刻的,是那谦逊的风度和对科研的炽热。他平时总是寡言少语,仿佛与周遭保持着一份静默的距离,然而,一旦有学生向他请教专业知识,他的话匣子又仿佛被悄然打开,耐心地帮同学们答疑解惑,毫无保留地分享自己的知识和见解……这就是张忠华,一位以谦逊为底色,以科研为灵魂的学者。

甜瓜是世界范围内的重要瓜果类作物,2024年以来,园艺学院张忠华教授团队迎来了甜瓜功能基因组研究收获的小高峰,先后在《植物细胞》 (Plant Cell)、《分子植物》(Molecular Plant)、《植物生物技术杂志》(Plant Biotechnology Journal)、《理论与应用遗传学》(Theoretical and Applied Genet-ics)和《园艺学报英文版》(Horticultural Plant Journal)等国际重要期刊连续在线发文,分别涉及葫芦科果实发育共有调控元件、薄皮甜瓜酸味调控、甜瓜果实变苦以及甜瓜遗传育种基因型鉴定等相关研究发现,加速了以甜瓜为代表的葫芦科作物生物学和分子育种的进展,为做强瓜类种质芯片,端牢“中国饭碗”注入强劲动力。

锚定目标,投身瓜类基因组学研究

1979年,张忠华出生在山东聊城的一个农村家庭。1997年,他考入莱阳农学院园艺系,本科期间的学习让他对生物信息学产生了浓厚兴趣。2001年,他进入浙江大学硕博连读,专注基因组与生物信息学的研究,经常思考的是如何将基因组学与生命科学的最新成果融入现代农业,用科技力量驱动农业转型升级。2006年博士毕业后,张忠华加入中国农业科学院蔬菜花卉研究所。在入职不久后的2007年初,张忠华就参与了研究所发起的一项多边合作的大型植物基因组计划——国际黄瓜基因组计划,该项目专注于葫芦科瓜类作物,特别是黄瓜的功能基因组研究,探索其基因组结构特征与演化规律。

“黄瓜的基因组相对较小,但其中近30%的区域是由大片段复杂重复序列组成的着丝粒区域,这一比例远高于水稻、玉米等作物,严重增加了我们基因组解析的难度。”张忠华介绍道。面对这一挑战,张忠华主动承担起黄瓜的生物信息学分析的重任。项目时间紧迫、任务繁重,他对传统分子标记技术进行了创新性改进,显著提高了筛选效率,为黄瓜遗传图谱的构建和基因组序列的解析提供了坚实的支持。

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