广西农业科学院首届青年拔尖人才系列报道之十

农保选：立足八桂丰富稻种资源，挖掘优异基因助力水稻产业

       从参加工作开始，他便开始了与稻种资源零距离“打交道”的日子。广西稻种资源十分丰富，稻种资源数量居全国第一位，但是多数资源都没得到充分利用。如何解决稻种资源丰富和利用不足之间的矛盾，成为摆在他面前的一项重要课题。然而，研究生期间从事苏铁植物研究的他在参加工作前，对稻种资源的研究动态不甚了解。工作一段时间后，他才发现自己在稻种资源上的知识储备严重不足，因此，他虚心向前辈学习，努力学习专业知识，查阅国内外文献、积极参加相关的学术研讨会，加强学习与交流，经过两年多的学习-实践-再学习-再实践的过程，终于基本掌握本学科的发展动态，工作也逐步走上正轨。

       2007年，农保选担任了栽培稻资源研究室主任，这让刚参加工作不久的他肩负起了更多的责任和担当。稻种资源研究属于公益性工作，曾有人戏称为“保姆工作”，工作繁杂、成果构建周期长、创收少、职称晋升慢，因此，人才流失严重，而他却当上了尽心尽责的“稻种资源保姆”。经过几年的摸索和思考，他在完成稻种资源的收集、繁殖、性状考察、编目入库的过程中逐渐确定了自己的研究目标：如何利用丰富的稻种资源为水稻产业服务。

       在过去的半个世纪中，水稻育种以追求高产为主，高产栽培中化肥大量施用、病虫危害等问题严重制约水稻稳产、增产。为实现水稻“资源节约、环境友好”的可持续健康发展，我国水稻科研工作者提出了培育“绿色超级稻”的构想，简而言之是“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”的水稻新品种。针对由于氮高效基因资源缺乏的现状，他再次设定自己的研究目标：挖掘氮高效优异基因，将优异基因导入到主栽水稻品种中，助力培育绿色超级水稻。确定目标后，他先从氮高效资源筛选入手，通过反复筛选鉴定，终于获得了1份氮高效材料。为了深入挖掘氮高效基因，他与团队成员立马就着手进行片段代换系的构建，这涉及到大量的杂交、回交及代换片段标记等工作，可以说是一个艰苦而漫长过程。南宁晚季水稻的开花盛期刚好在每年的国庆期间，这期间需要进行杂交授粉，农保选和他的团队成员在国庆节期间几乎天天加班。为了夯实研究基础，实现目标，他和团队成员都毫无怨言。

       从2008年开始，经过5年的努力，2012年晚季，农保选和他的团队成员终于构建出一套农艺性状稳定的片段导入系。又经过1年两季的氮吸收效率测定，才获得了表型数据。2013年，基于高通量重测序QTL定位技术QTL-seq刚发表，他和团队成员立刻以敏锐的眼光觉察到该法的准确、高效性，于是搭乘QTL-seq的快车，很快就定位到了一个前人未报道的氮高效新基因，该成果于2017年发表于《Frontiers in plant science》上，随后为该基因设计了高效易用的紧密连锁分子标记。新基因和分子标记已经申报发明专利，利用分子标记辅助选择，将氮高效基因导入到主栽品种中，培育出了3个氮高效水稻新品种，目前这3个品种均已申报品种保护权。

       要实现绿色生产目标，光少施氮肥还不行，还得要少打农药。2008年开始，由白背飞虱传播的南方水稻黑条矮缩病的爆发，给水稻生产造成极大损失。当前，对该病的防治目前尚无有效的措施，所以该病又被称为水稻的“癌症”。种植抗病水稻品种是控制该病最有效的措施，但是生产上尚未发现有效的抗病品种，挖掘抗性基因、培育抗性新品种是当前水稻抗病育种的当务之急。

       针对抗性基因和抗性品种缺乏等问题，2012年，农保选开始着手研究这一难题，进行南方水稻黑条矮缩病抗性基因的挖掘及创新利用。由于该病为新发现的病害，可参考的资料有限，不清楚哪类稻种资源蕴含抗源，为此只能广撒网，多敛鱼。

       农保选首先从抗性资源筛选入手，对大量栽培资源进行抗性鉴定，结果表明栽培稻中抗源稀少，总体抗性水平偏低。转变思路后，他想到了野生稻抗性基因资源丰富，何不从野生稻中试试，于是，他又对大量野生稻进行筛选和鉴定。经过多年多点的鉴定，功夫不负有心人，终于在广西普通野生稻中鉴定出一份高抗南方水稻黑条矮缩病的材料。为了剖析抗性材料的遗传机制和基因定位，他和团队成员立刻马不停蹄地着手进行遗传分离群体的构建。经过5年的不间断杂交、回交、自交及代换片段选择等艰苦工作，终于构建了一套野生稻片段导入系和一套近等基因系群体。通过抗病鉴定，利用高通量测序法快速定位了抗性主基因，结合代换作图，最终将抗性主基因精细定位在水稻第9染色体上。开发了与该基因紧密连锁的分子标记后，将该基因导入到主栽品种中，最终获得了4个抗病新品种。

       该基因及分子标记已经申报国家发明专利，4个新品种也申报了国家新品种保护权，其中一个已经获得授权。该研究成果包含了诸多创新点:1、进行了抗源的抗性特征和遗传机制分析，首次阐明了抗源对南方水稻黑条矮缩病的抗性为抗病毒性而非抗虫性，且抗源的抗性受主效基因和微效基因共同控制。2、首次定位了南方水稻黑条矮缩病抗性基因，开发了该基因紧密连锁的分子标记，使利用分子标记辅助选择培育抗性品种成为可能，大大缩短了抗性品种的育种年限。3、首次利用全基因组关联分析方法，从栽培稻中挖掘到了5个与南方水稻黑条矮缩病抗性相关的QTL，这些QTL均为首次报道。项目的完成为南方水稻黑条矮缩抗病基因的图位克隆和分子育种打下了坚实基础。

       在团队成员的支持下，经过多年的努力，农保选在稻种资源的收集保存、鉴定评价、基因挖掘及优异种质创新利用等方面取得了一定的成绩。主持项目7项，其中国家级项目1项、省部级项目3项、市厅级项目3项。作为主要人员参加了26个项目的研究，其中国家级项目8项，省部级项目7项。发表论文（包括合著）35篇，其中以第一作者发表论文7篇，作为副主编发表专著2部。申报国家专利18项，获授权专利11项，获授权软件著作权4项，申报植物新品种保护权11项，获授权2项，参与育成水稻新品种2个。作为主要完成人获广西科技进步三等奖2项，广西农科院科技进步一等奖2项、二等奖1项。

      近年来，他收集稻种资源1880份，挖掘优异种质86份，定位新基因/QTL 8个，创制优异新种质12份。

       工作至今，农保选在稻种资源行业一干就是14年，深知从基因挖掘到培育出水稻新品种是一个艰苦而漫长的崎岖过程，但他会坚定走下去。他说，“我愿立足于广西丰富的稻种资源，一辈子从事稻种资源事业，继续深入挖掘水稻生产上亟需的优异基因，助力水稻育种，为我国粮食安全贡献自己的力量。”

农保选在实验室进行分子标记检测


农保选与团队成员在田间进行南方水稻黑条矮缩病调查

院办公室 薛臣艺供稿/农保选供图  杨景峰审核
责任编辑：薛臣艺