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      當前看點!4名本科生探索巨型南瓜生長極限

      中國青年報  2023-05-16 09:20:15

      前段時間,在揚州大學文匯路校區的日光溫室中,陳晨將萌芽的南瓜種子放入基質中開始育苗。


      (資料圖片僅供參考)

      此后的每天早晨,她和潘劉、王敏、楊雅婷輪流看護南瓜苗,根據氣溫、濕度等環境變化,為南瓜苗澆水、通風、透氣,調節室內溫度。待南瓜苗長出4片真葉,他們便將其移到塑料大棚中定植。

      “此前,我們培育出的最大南瓜接近130公斤,希望這一季能種出更大的南瓜?!笨粗鴾厥抑械哪瞎厦?,陳晨和團隊成員的臉上寫滿期待。

      這4名大學生是揚州大學園藝園林學院園藝專業2019級的本科生。

      在該院繆旻珉教授、張治平副教授的指導下,他們歷經3年,首次揭示了巨型南瓜獨特的果實膨大機制,為南瓜果實大小性狀選育相關工作、促進南瓜果實增大提供了重要的理論和實踐依據。去年下半年,相關研究成果獲得全國大學生生命科學競賽一等獎。

      談及開展研究的初衷,陳晨的思緒飛到了3年前的《蔬菜栽培學》課上。

      “通過課堂學習,我知道了巨型南瓜的存在,但是目前學術界有關巨型南瓜生長機理的研究文獻很少見,說明這是一個值得研究的課題?!睆男【蛺邸昂紒y想”的她,腦子里立刻產生了疑問。

      巨型南瓜是否有生長極限?是什么機制促使南瓜果實這么大?可食用南瓜的最大生長值究竟是多少?一系列問題紛至沓來……

      為了解決這些疑惑,陳晨和幾個志同道合的小伙伴一拍即合,踏上了研究巨型南瓜的崎嶇之路。

      目前,常用作栽培比賽或展覽的巨型南瓜品種名叫大西洋巨型南瓜,由小南瓜選育而來。

      “巨型南瓜的‘祖先’是小南瓜,為什么能選育出巨型南瓜?”陳晨說,團隊首先從解剖學形態、植物生理方面,對巨型南瓜的果實和小南瓜進行了差異對比。

      通過研究,他們發現,巨型南瓜的葉片光合指標、果柄粗度、韌皮部維管束數量等指標均顯著上升,導致巨型南瓜的同化物運輸速度非同一般,大量的同化物快速積累使得果實膨大速度遠高于小果品種。

      那么,果實大小到底由哪些基因控制?團隊開始更深入地探究。

      “我們通過雜交大西洋巨型南瓜和小南瓜,發現在子一代果實上開始存在超親分離現象,并不斷延續下去,這表明有多個基因在控制著果實的大小?!蓖趺粽f。

      在此基礎上,團隊立刻進行南瓜全基因組重測序工作,構建了高密度遺傳圖譜,共篩選出13個候選基因,并獲得了4個與果實大小相關的分子標記。

      “借助候選基因表達和功能分析,他們發現植物激素相關基因影響果實膨大,兩個基因分別控制生長素和油菜素內酯這兩種植物激素?!蓖趺粽f。

      在對基因重點比對和試驗后,團隊最終得出結論,植物激素的合成與信號轉導的轉變是促進果實膨脹的關鍵。

      與此同時,團隊開發出的分子標記方法可用于果實大小的輔助育種,還發現一種促進巨型南瓜果實增大的有效方法。目前,相關研究成果已申請兩項發明專利,并在國際相關學術刊物發表研究論文4篇。

      在陳晨眼里,成功沒有捷徑,科研也沒有“快車道”。3年來,她與團隊成員放棄假期,“泡”在實驗室。

      “那段時間,我每天口中念得最多的是南瓜,夢里看到的是碩大的南瓜,跟兄弟們吃飯時不忘點南瓜?!迸藙⑿χf,他也因此被同學們笑稱為“南瓜小子”。

      自從科研團隊成立起,陳晨和團隊成員就學會了與困難“做朋友”?!昂苄疫\,我遇到了最好的老師和最好的伙伴?!标惓刻寡?,遇到實驗難題時,老師會幫助他們復盤分析實驗,指引他們尋找解決思路;失敗沮喪時,師兄師姐會開解他們,團隊成員會相互鼓勵。

      作為本科生,團隊成員并沒有接受過系統的實驗訓練,常常是師兄師姐先帶著他們做一遍,然后就全靠團隊自己琢磨,通宵達旦地討論實驗思路,再動手實操。

      “科研過程遠比看到的艱辛,但看著南瓜從一顆小小的種子,長成巨大果實,真的太奇妙了!”楊雅婷說,實驗看不到頭、論文屢次被拒后,自己也想過放棄,但科研的“魅力”讓人著迷。

      自2020年起,該團隊與揚州一家公司聯合開展技術推廣,在團隊的指導下,該公司培育的巨型南瓜單果重量平均增加46.5%,3年累計推廣應用面積達300畝,增收近600萬元。

      “巨型南瓜果型巨大,對游客具有獨特的吸引力,是休閑觀光農業的寵兒?!标惓空f,目前,團隊自主研發和培育的巨型南瓜造型各異,但一般不可食用,最主要的是觀賞價值。

      “未來我們將進一步攻克難關,希望早日解開巨型南瓜的全部‘奧秘’,培育出可食用、口感好的巨型南瓜,為鄉村振興貢獻智慧和力量?!标惓空f。

      (虞璐 張雨欣 記者 李超)

      (責編:郝孟佳、孫競)
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