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2019年04月08日 星期一
郝玉金:绘制苹果品质的“密码图”
通讯员 翟荣惠 郭翠华
郝玉金

    2018年,山东农大园艺学院郝玉金教授团队发表了20篇研讨苹果品质和抗逆分子机制的文章,其中18篇是通讯作者,受到圈内外热切关注。在《植物生理》《植物生物技术》《植物、细胞和环境》《新植物学者》等学术期刊上,他们揭示了苹果果实色泽和风味品质调控分子机制的多个“秘密”。这些理论成果将为果树提质增效新技术研发和产业升级提供理论支撑,让以解决生产难题为特色的山东农大传统优势学科——果树学,更加受到社会关注。

    刚刚进入12月,郝玉金主持申报的“果树果实品质形成与调控”项目又获得国家重点研发计划资助。这是一项旨在解析提高果实品质分子机制,绘就果树果实品质调控网络的研究课题。正在云南建设研究基地、带领团队研究如何克服雨季和旱季对苹果风味品质影响的郝玉金告诉记者,中国苹果产量居世界第一,但优质果供不应求,很多高端苹果都是从国外进口的。提高果实品质不仅是生产实践中亟须解决的问题,更是撬动乡村振兴的重要支点。这是澳门金沙游戏网址近年来牵头主持的第四项国家重点研发计划项目。

    “用前沿科技巩固传统优势”,是14年前郝玉金回国时写下的座右铭。2004年,他受聘山东省首批“泰山学者”特聘教授岗位,在山东农大园艺学院组建起“果树分子生物学与生物技术”实验室。

    “山东农大果树学科积淀深厚,我有果树学教育背景,又在发育生物学和分子生物学等领域受到锻炼。选择‘接地气’的选题,采用先进的手段和方法,一定能在果树研究领域和产业中作出‘顶天立地’的成果。”郝玉金斗志满满。

    郝玉金接受了完整的学历教育和博士后培养。在华中农大读博士期间,在邓秀新教授的指导下,他系统研究了柑橘种质资源中期和长期离体保存方法,从形态、细胞和分子水平以及遗传和表观遗传角度,全面评价了离体保存过程中重要果树种质资源的遗传变异,同时,他还建立了苹果、草莓和梨的离体保存技术。这些研究结果发表后在植物离体保存领域被广泛引用,他的博士毕业论文也成为我国果树学领域的首篇全国百优论文。

    2000年至2006年,郝玉金先后在北京大学、日本果树研究所和美国加州大学河滨分校从事博士后研究。在北大许智宏教授和白书农教授实验室,郝玉金发现了黄瓜雌性花雄蕊原基的DNA损伤现象是黄瓜雌花分化的关键生化事件。白书农的思维方式也带给郝玉金很大的影响。

    “白老师全部心思都花在思考科学问题上。耳濡目染,自己也变得喜欢逻辑分析,喜欢在论文中讲出一个有意思的故事。”在日本果树研究所期间,他主要从事苹果多胺合成酶基因的分子克隆与功能验证工作。“那两年里,我真切地感受到果树学研究远远落后于模式植物,甚至落后于大田作物,急需将植物学领域的先进研究思路和试验手段引入。”于是,郝玉金又来到了美国加州大学河滨分校,在朱健康教授实验室做博士后。“在那里,有机会跟来自世界各地的顶尖博士后一起切磋技术,交流经验,探讨学术,能激发创新的火花。”

    2004年,郝玉金回到母校山东农大工作。在束怀瑞教授的建议和帮助下,郝玉金确认提高果实品质是生产实践中亟须解决的问题,他把研究重点定在了解析调控果实品质的信号转导途径和分子机制上。

    “表观现象里藏着很多有意思的科学问题,比如果树怎么感应温度和光照等环境信号?怎么接收?怎么传导下去并最终调控果实的色泽和风味品质?我要努力寻找到它的根源。”十几年里,郝玉金团队的研究成果,揭示了苹果果实品质分子调控的一个个密码,绘成了一张越来越密实的“网络图”。

    光照和温度等环境因素影响果实色泽和风味等品质性状,然而其中的分子机制大家是不清楚的。花青苷在果子着色中作用最为重要。郝玉金团队找到了调控花青苷合成的两个最重要的基因,这两个基因编码的蛋白还是MBW蛋白复合体的重要组成部分。MBW蛋白复合体是苹果响应外界光照和温度变化的核心,同时指挥着苹果果实中花青苷、乙烯、糖分、有机酸等物质的积累,影响着果实成熟、色泽和风味品质。

    以这些成果为依托,郝玉金在云南和四川等高原产区建立苹果示范基地,利用当地适宜的温度和光照条件,生产优质苹果;同时,也针对平原果园的光温问题,研发适合当地的栽培技术,实现提质增效的生产目标。

    郝玉金研究还发现,适度盐胁迫可以提高果实糖酸含量,适度干旱胁迫能够促进果实中的糖积累,提高果实的风味品质。这为我国充分利用盐碱地和旱地资源种植与生产优质苹果提供了依据。

    果树生产中,砧木对接穗品种的果实产量和品质影响巨大。抗逆、矮化和生长整齐是苹果砧木遗传改良的重要目标性状。郝玉金通过对我国特有的苹果无融合生殖砧木资源湖北海棠研究,阐明了苹果属无融合生殖的发育特点和遗传规律等,并据此研发了提高苗木整齐度的技术和矮化无融合生殖砧木的反向遗传学筛选策略。他与青岛农科院合作,培育了两种苹果无融合生殖矮化砧木。两种砧木生长整齐、育苗成本低、固地性好、抗性强,与富士、红星、嘎拉等栽培品种的嫁接亲和性良好,早产丰产性好,2012年获山东省科技进步二等奖。(通讯员 翟荣惠 郭翠华)

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