论文部分内容阅读
袁有禄，中国农业科学院棉花研究所生物技术研究室主任，安阳市市管优秀专家，安阳市劳动模范，棉花分子育种课题组组长。1967年10月生，四川简阳人，博士研究生导师，负责的分子育种课题被安阳市团委授予青年文明号。1990年于北京农业大学作物遗传育种专业本科毕业，2000年获得南京农业大学作物遗传育种博士学位。近5年来，承担项目共计14项，经费总计628万元。其中主持11个，包括973项目、863项目、国家科技支撑计划、国家转基因重大专项、国家自然科学基金、科技部成果转化项目、国家农业产业创新体系、河南省重大专项等项目。作为中国农业科学院及华中农业大学博士生导师、河南大学及湖南农业大学硕士生导师，培养研究生31人，其中已毕业20人，在读11人；指导长江大学及安阳工学院实习生30多人。
他不是农民，却比农民花更多时间在田间；他不是农民，却比农民更关心庄稼地里棉花的长势；他不是农民，却比农民更兴奋于丰收的喜悦。他，就是中国农业科学院棉花研究所生物技术研究室主任袁有禄，也是前不久被评为2011年科学中国人杂志农业领域的年度人物——一位献身于棉花生产的“护花使者”。
近年来，利用棉花分子育种技术，袁有禄在海岛棉优异基因的渐渗转育、陆地棉优质基因的QTL定位及分子设计聚合育种等方面均取得了开拓性成果，获得了不同世代表现稳定的纤维品质相关的主效QTLs，初步明确了纤维品质主效QTL多基因聚合遗传效应，建立了以纤维品质改良为核心的多目标性状同步聚合改良的分子育种技术平台。
海岛棉良在何处
海岛棉具有纤维品质好，纤维长、强、细，抗黄萎病等优点，如何有效地将存在于海岛棉中的优异性状基因转移到高产的陆地棉中是一项具有重要意义的工作。因此，袁有禄主持的这项课题研究得到了国家“973”计划项目、国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务专项的支持。袁有禄带领研究团队对不同陆海高代回交群体中棉所36×海1的BC5F3的2660个单株和中棉所45×海1的BC4F3的2320个单株进行了产量、纤维品质等性状的综合评价，完成了140个渐渗有多个片段的代换系的回交和101个渐渗1—2个片段的代换系的自交。这些材料为进一步挖掘海岛棉优异纤维品质性状稳定的QTL或基因，深入剖析海岛棉纤维品质的遗传基础，为优质高产品种的创制理论的研究奠定了坚实的基础。
陆地棉的优质基因
我国自育棉花品种的纤维品质比较适合纺40支以下的中、低档棉纱，纤维品质中等，基本能满足当前纺织工业的要求，但由于绒长类型单一，纤维强度偏低，纤维较粗，缺少纺40支以上的高档纱的棉花，尤其缺少纺60支以上高档纱及多种档次的需求。
对此，袁有禄带领课题组深入挖掘来自优异纤维品质材料0—153（四川农业大学培育）及新陆早24（新疆康地公司培育）中与品质性状有关的QTL（数量性状位点）。他们以大面积推广的陆地棉品种中棉所41选系SGK9708和具有高比强纤维基因的陆地棉优异品系0—153为亲本，构建了196个家系的陆地棉重组自交系（F6：8），进行了4年6试点10环境的田间试验，实验证明相关QTL可在棉花分子辅助育种中显著提高相关产量与品质性状的选择效率。
为挖掘高比强材料新陆早24优异纤维品质基因，袁有禄课题组以高品质中长绒棉品种新陆早24号为父本，以转基因抗虫棉常规品种鲁棉研28号（群体Ⅰ）和高产、优质棉花新品种冀棉516为母本（群体Ⅱ），构建两个F2和F2：3分离群体。同时利用优质纤维品系0—153和7235与抗虫棉推广品种杂交，构建分离群体，并通过标记辅助选择，证实了此项研究所配制的群体材料世代低，遗传背景复杂，大多QTLs处于杂合状态，仍然检测出了单个QTL位点及QTL位点聚合的显著遗传效应，明确了育种低世代基因型大多杂合的群体在基因效应研究中仍然可以利用。研究表明有必要培育多个基因聚合并纯合的高代重组自交系材料，进一步研究多基因聚合的遗传效应。
棉花纤维品质相关功能基因的克隆与验证也是袁有禄研究的重点，其研究结果是，高强材料的伸长时间较长，次生壁合成开始较晚；调节氧化还原相关基因可能会影响纤维细胞的伸长，其表达较低时会导致纤维伸长停止并开始次生壁合成；一些次生代谢途径如类苯基丙烷、类黄酮、谷氨酸盐等的合成可能对棉纤维次生壁的合成和纤维强度影响较大；棉纤维强度的差异是多基因共同调控的结果，除了已发现的与细胞壁合成、次生代谢转录调控等基因外，其他调控因子如信号转导途径、转录后调控等因素都有可能影响纤维强度的形成。
分子聚合培育优质棉
袁有禄所带领的课题组还深入开展了转基因新材料快速转育利用研究。通过将分子标记技术和转基因技术与常规育种技术有机结合，探索了棉花分子标记辅助聚合育种新方法，在国内达到领先水平。在转基因抗虫优质杂交棉新材料创制方面取得了较大的突破；培育了高产抗虫棉中棉所60，以及优质抗虫转基因杂交棉中棉所70和中棉所78。中棉所60于2010年在河北永年、冀州、吴桥、山东武城、山西临猗、天津宁河、陕西大荔等地试种示范表现突出，产量高。2011年在陕西大荔高产示范，9月15日经专家鉴定估算亩产504kg，在黄河流域首次突破亩产籽棉千斤。中棉所70品种已经成功转让湖南隆平高科亚华棉油种业有限公司，并由该公司独家经营，实现成果转让收入100万元，明确其纤维适宜纺60支、80支等中高支纱，该品种在优质专用棉的产业化方面前景广阔，将为农民增收、纺织增效做出贡献。此外，培育的中棉所78不但在早熟、抗虫抗病方面表现良好，其纤维品质也非常优异。
学术交流共促发展
作为研究室主任，袁有禄也非常注重与高校和相关单位的交流合作。目前已与清华大学、国家半干旱农业工程技术研究中心、西南大学、重庆邮电大学，江西农业大学、湖南农业大学、湖南省棉花研究所等7个国内单位，并与美国农部南方作物研究中心R.J.Kohel博士及John Yu博士、德州科技大学的Thea Wilkins教授、新墨西哥州立大学的张金发教授、新泽西州立大学的chee—kok chin教授就棉花基因组学相关研究方面建立了合作关系。在中美合作中，为促进陆地棉基因组测序项目顺利实施做了大量工作。袁有禄先后10次出国考察培训，参加国际会议8次。2004年10月至2005年3月期间，他曾作为美国新墨西哥州立大学棉花遗传育种实验室和加州大学Davis分校棉花功能基因组研究中心访问学者进行学习和交流；2007年9月至2007年11月期间，又在美国农业部南方平原研究中心访问学习。
他不是农民，却比农民花更多时间在田间；他不是农民，却比农民更关心庄稼地里棉花的长势；他不是农民，却比农民更兴奋于丰收的喜悦。他，就是中国农业科学院棉花研究所生物技术研究室主任袁有禄，也是前不久被评为2011年科学中国人杂志农业领域的年度人物——一位献身于棉花生产的“护花使者”。
近年来，利用棉花分子育种技术，袁有禄在海岛棉优异基因的渐渗转育、陆地棉优质基因的QTL定位及分子设计聚合育种等方面均取得了开拓性成果，获得了不同世代表现稳定的纤维品质相关的主效QTLs，初步明确了纤维品质主效QTL多基因聚合遗传效应，建立了以纤维品质改良为核心的多目标性状同步聚合改良的分子育种技术平台。
海岛棉良在何处
海岛棉具有纤维品质好，纤维长、强、细，抗黄萎病等优点，如何有效地将存在于海岛棉中的优异性状基因转移到高产的陆地棉中是一项具有重要意义的工作。因此，袁有禄主持的这项课题研究得到了国家“973”计划项目、国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务专项的支持。袁有禄带领研究团队对不同陆海高代回交群体中棉所36×海1的BC5F3的2660个单株和中棉所45×海1的BC4F3的2320个单株进行了产量、纤维品质等性状的综合评价，完成了140个渐渗有多个片段的代换系的回交和101个渐渗1—2个片段的代换系的自交。这些材料为进一步挖掘海岛棉优异纤维品质性状稳定的QTL或基因，深入剖析海岛棉纤维品质的遗传基础，为优质高产品种的创制理论的研究奠定了坚实的基础。
陆地棉的优质基因
我国自育棉花品种的纤维品质比较适合纺40支以下的中、低档棉纱，纤维品质中等，基本能满足当前纺织工业的要求，但由于绒长类型单一，纤维强度偏低，纤维较粗，缺少纺40支以上的高档纱的棉花，尤其缺少纺60支以上高档纱及多种档次的需求。
对此，袁有禄带领课题组深入挖掘来自优异纤维品质材料0—153（四川农业大学培育）及新陆早24（新疆康地公司培育）中与品质性状有关的QTL（数量性状位点）。他们以大面积推广的陆地棉品种中棉所41选系SGK9708和具有高比强纤维基因的陆地棉优异品系0—153为亲本，构建了196个家系的陆地棉重组自交系（F6：8），进行了4年6试点10环境的田间试验，实验证明相关QTL可在棉花分子辅助育种中显著提高相关产量与品质性状的选择效率。
为挖掘高比强材料新陆早24优异纤维品质基因，袁有禄课题组以高品质中长绒棉品种新陆早24号为父本，以转基因抗虫棉常规品种鲁棉研28号（群体Ⅰ）和高产、优质棉花新品种冀棉516为母本（群体Ⅱ），构建两个F2和F2：3分离群体。同时利用优质纤维品系0—153和7235与抗虫棉推广品种杂交，构建分离群体，并通过标记辅助选择，证实了此项研究所配制的群体材料世代低，遗传背景复杂，大多QTLs处于杂合状态，仍然检测出了单个QTL位点及QTL位点聚合的显著遗传效应，明确了育种低世代基因型大多杂合的群体在基因效应研究中仍然可以利用。研究表明有必要培育多个基因聚合并纯合的高代重组自交系材料，进一步研究多基因聚合的遗传效应。
棉花纤维品质相关功能基因的克隆与验证也是袁有禄研究的重点，其研究结果是，高强材料的伸长时间较长，次生壁合成开始较晚；调节氧化还原相关基因可能会影响纤维细胞的伸长，其表达较低时会导致纤维伸长停止并开始次生壁合成；一些次生代谢途径如类苯基丙烷、类黄酮、谷氨酸盐等的合成可能对棉纤维次生壁的合成和纤维强度影响较大；棉纤维强度的差异是多基因共同调控的结果，除了已发现的与细胞壁合成、次生代谢转录调控等基因外，其他调控因子如信号转导途径、转录后调控等因素都有可能影响纤维强度的形成。
分子聚合培育优质棉
袁有禄所带领的课题组还深入开展了转基因新材料快速转育利用研究。通过将分子标记技术和转基因技术与常规育种技术有机结合，探索了棉花分子标记辅助聚合育种新方法，在国内达到领先水平。在转基因抗虫优质杂交棉新材料创制方面取得了较大的突破；培育了高产抗虫棉中棉所60，以及优质抗虫转基因杂交棉中棉所70和中棉所78。中棉所60于2010年在河北永年、冀州、吴桥、山东武城、山西临猗、天津宁河、陕西大荔等地试种示范表现突出，产量高。2011年在陕西大荔高产示范，9月15日经专家鉴定估算亩产504kg，在黄河流域首次突破亩产籽棉千斤。中棉所70品种已经成功转让湖南隆平高科亚华棉油种业有限公司，并由该公司独家经营，实现成果转让收入100万元，明确其纤维适宜纺60支、80支等中高支纱，该品种在优质专用棉的产业化方面前景广阔，将为农民增收、纺织增效做出贡献。此外，培育的中棉所78不但在早熟、抗虫抗病方面表现良好，其纤维品质也非常优异。
学术交流共促发展
作为研究室主任，袁有禄也非常注重与高校和相关单位的交流合作。目前已与清华大学、国家半干旱农业工程技术研究中心、西南大学、重庆邮电大学，江西农业大学、湖南农业大学、湖南省棉花研究所等7个国内单位，并与美国农部南方作物研究中心R.J.Kohel博士及John Yu博士、德州科技大学的Thea Wilkins教授、新墨西哥州立大学的张金发教授、新泽西州立大学的chee—kok chin教授就棉花基因组学相关研究方面建立了合作关系。在中美合作中，为促进陆地棉基因组测序项目顺利实施做了大量工作。袁有禄先后10次出国考察培训，参加国际会议8次。2004年10月至2005年3月期间，他曾作为美国新墨西哥州立大学棉花遗传育种实验室和加州大学Davis分校棉花功能基因组研究中心访问学者进行学习和交流；2007年9月至2007年11月期间，又在美国农业部南方平原研究中心访问学习。