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【科研之光】让更多盐碱滩涂变成生态绿洲——访我校园林植物遗传育种与生态碳汇研究团队
发布日期: 2023-11-10 阅读人数: 10


 

“面对我省面积巨大的盐碱荒滩,有人致力于‘沧海变桑田’,我们则着眼于‘沧海变绿洲’,通过林木抗逆性早期鉴定等关键技术创新,推动柳树、柽柳、刺槐等固碳耐盐林木品种在沿海滩涂地扎根,让更多盐碱滩涂地变身生态绿洲,为我省在全国率先实现双碳目标贡献智慧和力量。”

说起自己2018年成立的南通大学园林植物遗传育种与生态碳汇研究团队,生命科学学院生物技术系主任张健教授坦言,这支集结了7名中青年教师的科研团队,怀揣“向盐碱地要碳汇”的共同理想,已经在林木抗逆分子机制领域取得了一系列成果:承担省部级以上项目10余项,发表SCI论文25篇,授权国家发明专利17项,今年更是一举拿下我国林业领域最高水平的科技奖项——梁希林业科学技术奖技术发明奖二等奖。

组队  团结就是力量

先后在国企和上市公司担任技术总监的张健,2018年被引入通大生科院。结合学校在林木研究领域的空白及其个人读博期间所做的研究,他决定以园林植物为研究对象组建一支科研团队,并将园林植物抗逆分子调控机制与育种、园林植物观赏性状分子机理、林木生态碳汇提升技术研发、林木与微生物困难立地互作机制作为团队四大科研重点。

这一想法得到学院领导的大力支持,并很快获得同事响应。有着遗传学、发育生物学等学科背景的陈艳红、余春梅、钟非三位教授或副教授率先加入,随后三年间,连博琳、刘国元、魏辉三位年轻的博士也陆续加入,为团队注入植物学、分子生物学等学科支撑。

“团队就像房屋,根基和大梁各有所长且不可或缺。我们团队每位老师都有一技之长,通过彼此协作、优势互补,充分调动了各自科研潜能,实现了竞合共赢。”张健介绍,团队针对林木抗逆分子机理开展的系列攻关,在2022年取得了井喷式的科研业绩。其中,陈艳红老师基于双荧光素酶启动子活性分析,证实了盐胁迫下高表达柳树SmAP2-17 CDS转基因株系具有很强的耐盐能力;钟非老师在我省盐碱地中分离出Aspergillus属内生真菌并验证了其在盐碱地林木根际真菌群落中发挥的重要作用;魏辉老师通过解析林木在渗透胁迫下脂肪酸存在的形式,推测不饱和脂肪酸在响应渗透胁迫中发挥重要作用等等,相关成果一一发表在业内权威学术期刊上。

“团队合作、各取所长,好过单枪匹马做科研很多倍。”余春梅介绍,自加入团队以来,已经主持或参与国家重点研发项目(子课题)2项、省林业项目1项。加入团队不久的刘国元,主持省青年基金和市级项目各1项,获得2项国家发明专利授权。连博琳老师以林木抗逆性及观赏性状为要点,指导学生获得国家及省级以上创新创业竞赛奖励16项,今年更是斩获了全国大学生生命科学大赛一等奖。

秉持“以科研促教学”的教育理念,团队还从学院遴选了数十名对科研有着浓厚热情的学生,将其编入科研指导组。目前,团队共有硕士研究生9人、本科生25人,他们被分成耐盐组、耐淹组、速生互作组、组培组、株型与碳汇组、紫薇组、林业生态组,按组接受导师的指导。

精进  要创新更要应用

如今,在南通如东东凌等地区,成片的耐盐柳树整齐排列,与风电相映,长势喜人。这是团队的最新科研成果——“柳树抗逆性早期鉴定关键技术研发与应用”在实践中成功转化的场景之一。

早在团队成立之初,张健就在国内率先开展林木抗逆性早期鉴定关键技术研发工作。在进行植物耐盐性鉴定实验期间,他发现以常规方式既需要大量成本,又耗费时间,效率低下。为此,他带领团队成员不断尝试构建新的鉴定模型,在收集整理了31种柳树220多个品种资源的基础上,通过耐盐柳与敏盐柳杂交形成多种F1代群体,完成了旱柳、垂柳全基因组测序、遗传图谱构建与耐盐性QTL定位。在与山东省林科院、南通市林业局等单位合作中,团队不断创新鉴定方法,最终突破了柳树抗逆性早期鉴定关键技术,实现了8-10天可准确评价柳树的耐盐能力,还首创了柳树抗逆快速进化基因和耐盐枢纽基因的发掘技术,解决了林木抗逆基因发掘效率低且速度慢的问题。该成果得到国自然、省自然、省林业创新等项目的资助,目前已授权专利11项,发表论文11篇,制定标准2项,授权抗逆林木新品种4个。

科研创新不应止于技术层面,而贵在转化应用。近三年来,张健团队利用这一关键技术,先后在江苏如东、山东利津等多地开展抗逆林木种质鉴定与应用推广工作。来自山东省林科院的一份应用报告显示,“柳树抗逆性早期鉴定关键技术创新与应用”成果的核心专利在该单位的应用,直接推动了山东省林科院柳树、白蜡、柽柳等抗逆林木的育种和示范推广应用,辅助培育林木新品种2个,累计在山东、新疆等地推广种植耐盐林木32000亩,社会效益和生态效益显著。

“我们的技术在实际应用场景中,一方面丰富了沿海滩涂和湿地林木品种,促进了盐碱地和湿地高效林业的发展与提档升级,另一方面还促进了沿海和湿地地区的苗民增收,企业增利。”据张健预估,过去三年,团队通过指导林业科研、推广、生产单位开展抗逆林木种质鉴定与应用,新增抗逆林木近10万亩,新增销售额6亿多元,新增利税超过1.7亿元。“未来,我们还计划与河北、上海、浙江等地更多沿海城市串珠成链、点线结合,实现力量的融合,推动更广泛合作。”张健说。

传承  是教师职责也是科研使命

位于纺化楼十楼的南通市观赏植物遗传育种重点实验室,是团队成员日常做科研实验的核心区。每天,这里都有一群身着白大褂的学生一边实验、一边记录。实验台一角放着一本花名册,每个名字后面均对应着打卡时间,有研究生单月打卡时长多达370个小时,本科生最长月打卡在160小时以上。

“我每天下了课就到实验室来,跟着导师或研究生学长学姐一起做实验。”10月24日下午,生技211班的陈金鑫拿着移液枪,正专注地开展琼脂糖凝胶DNA回收实验。他说,不论工作日还是节假日,早上六七点到晚上十点多,实验室里都能看到忙碌的身影,导师们也常常忙到深夜,“这种浓厚的科研氛围,驱使我们每一个学生在不断实验中寻找最优科研路径。”

“在团队做科研的日子,我养成了系统性思维,更从张健导师身上看到一种‘狼性精神’。无论是阅读文献、实验操作,还是团队合作,‘狼性精神’都不可或缺。”2022届本科生冯志聪,在校期间曾连续三年专业综测第一,毕业前一年获得北大直博(五年制博士)资格。回望四年本科生涯,他认为在园林团队的科研经历难能可贵,对其学习、生活乃至工作都产生了深远影响。

今年凭借5项专利、6篇论文和多个奖项拿下我省一国企offer的2023届研究生杨杰也表示,导师带给他的影响将会历久弥新:“我参与了实验室团队科研,最大的收获是学到了导师身上严谨负责的态度、应对挫折与失败时的乐观精神,让我对待工作中的每一项数据、每一份结果都做到精益求精。”

“生命科学是一门实验性学科,十分考验学生的动手能力和科研态度。作为教师,除了要教给学生理论知识,更要带着学生一起探索未知、严谨治学、踏实科研。”张健表示,团队自成立以来,导师们本着“走在前、作示范”的要求,在每一次有学生参与的组会文献汇报、实验进展总结、安全知识培训、常用软件培训、物候数据统计、分子相关实验中,现身说法、全情输出,以身示范、用心指导,一点点帮助学生端正科研态度、提升科研素养。

此外,团队还积极鼓励学生劳逸结合,每年上半年开展登山比赛、下半年开展羽毛球团体赛,锻炼学生体魄,提高团队凝聚力。

提灯引路,育梦成光。张健和团队老师们坚守育人初心,坚持开拓传承,带领学生在各类科研活动和学科竞赛中驰骋,助力学生在生命科学的海洋里遨游。

(校报记者余小乔  校报学生记者 詹梓榆)

转自:【科研之光】让更多盐碱滩涂变成生态绿洲——访我校园林植物遗传育种与生态碳汇研究团队 (ntu.edu.cn)