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战略转移青岛二十周年改革发展纪实(烟草功能基因组创新团队)

作者:王大伟、郭永峰、孙玉合、王倩 来源:生物技术研究中心 发布日期:2024-11-14 点击:

战略转移青岛二十周年改革发展纪实­­

(团队故事篇 五)

编者按:2024年是烟草所科研主体战略转移青岛二十周年,也是吹响在青州再出发再创业号角、启动潍坊农业绿色低碳技术创新中心建设的开局之年。经过二十年的蓄力积淀,烟草所在学科布局调整、科技创新水平、技术产品储备、人才队伍建设等方面都实现了跨越式发展,具备了科技赋能潍坊农业科技创新与乡村振兴战略实施的人才和条件基础。为回顾过去,展望未来,烟草所组织策划了战略转移青岛二十周年主题宣传活动,愿全所职工不忘来时路、整装再出发,以昂扬的斗志,共创烟草所美好明天!

众里寻她千百度

——生物技术研究中心青岛发展纪实

“昨夜西风凋碧树,独上高楼,望尽天涯路”

2004年,从青州战略转移至青岛的金秋时节,生物技术研究部分从遗传育种研究中心划出,组建了生物技术研究室。最初的5人团队,开启了一段新的征程。 “烟草单倍体育种”获得1978年全国科技大会奖,“烟草种间体细胞杂交育成新品系进入生产应用阶段”获得1993年国家科技进步三等奖,这些曾经的辉煌是前辈给予新团队的荣耀,也是我辈奋勇前行的灯塔和动力。

易地转移,前辈的成就在来途中熠熠闪耀;望向前路,如何在新环境新形势下再创新功,成为摆在生物技术研究室科研人员面前的新课题。研究室最初成立的2年间,在专家领导带领下,科研人员不断地在行业各单位间奔走,交流联系、洽谈合作、服务推广。寻寻觅觅,一路求索,大部分工作似乎与部门的定位有些格格不入;无论是现实还是心理上,在迷雾中探索的经历都是对人的意志的极大考验。但是这段“吾将上下而求索”的经历注定为即将到来的厚积薄发注入积蓄的能量。

2006年,国家烟草专卖局开始策划烟草基因组计划,烟草所和西南大学共同承担了烟草基因组计划实施方案的制定。生物技术研究室深度参与。时间依旧不紧不慢的流逝,一切工作似乎仍在按部就班,但是在这个特定时间点的一系列决定和安排,昭示着未来一段不平凡的路程,也成为生物技术研究室乃至烟草所迎来辉煌发展的注脚。

“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”

2008年,烟草行业重要转折点——烟草基因组计划启动项目预研。烟草所自筹资金率先启动了绒毛状烟草全基因组shotgun测序项目,于2009年完成框架图,为烟草基因组计划重大专项的实施奠定了技术基础,发挥了推动作用。

2008-2010年启动的“烟草突变体创建与功能基因组计划” 、“烟草cDNA文库构建及重要基因表达谱研究”为生物技术研究人员指明了发展前进的方向。此时的生物技术研究室已初具规模,招聘了几位研究生学历以上的新职工,不管是科研背景和实力,还是精神状态,无一不彰显着这个年轻的部门正在迸发出勃勃生机。

2010年烟草基因组计划启动,国内乃至国际基因测序龙头企业华大基因将基因组的火种播撒到烟草行业。烟草所青年才俊和生物技术科研骨干齐聚华大基因,开展了为期3年系统的、不定期培训,不断在基因组的浩瀚海洋里探索。后期还承担了测序材料(红花大金元)DNA样品提供、测序组装质量的评估等数据。

2011年的夏夜,青岛市即墨区温泉镇蒲渠村。亮丽的星空下,一片烟田旁边多了几顶帐篷,几位研究人员住在里面,一边驱赶着蚊子,一边兴奋地谈论今天的田间调查收获。即墨基地各项建设工作正在有序开展,只有几间板房综合体兼顾办公、仓库、厨房之用,更别说宿舍了。交通也甚是不便,每天早出晚归来回所部和基地是不现实的。团队科研人员一合计,买几顶帐篷住在田间地头岂不正好?大家都觉得虽辛苦,但有收获、有奔头,卯足了劲头干大事、创大业。每年平均20亩地3万棵烟株的性状调查、拍照记录、突变体套袋收获、收种入库,有条不紊。这一干就是5年。

2012年,研究所引进植物衰老研究方面的专家。初来乍到,一切都是空白。从装备实验仪器、招聘人才、摸索实验体系,一切从零开始建设实验室,更是从当时极少涉足的多肽领域下手,寻找植物衰老发育相关的多肽,探寻它们的信号和作用路径,开始了一个科研工作者的埋头苦干之路,铺下身子细钻研,这一坐就是近10年的冷板凳。

2014年,植物细胞壁多糖合成领域专家受邀加入。在实验室的建设运作方面经历了同样的新建过程。经历过无数奋斗的日日夜夜,团队和实验室已能正常运作,科研工作逐步展开。正当一切似乎顺利开展之时,2019年课题组长因为多方面原因离开,课题组成员面临着艰难抉择。经过中心协调努力,在其它课题组的帮助下,各位课题组成员一边承担一些行业项目任务,一边在这个领域继续耕耘。付出终将会有回报。

2016年烟草突变体库研究前路迷雾笼罩。当时虽然手中握有突变体库巨量宝藏,却无法靠他赢得万千财富。这些突变体哪些能用,怎么用,用来干啥,新的目标又摆在眼前。经过交流和思索,研究人员定下心神:“面对烟草行业亟需解决的问题,才是正道。”于是在利用突变体开展烟草重要性状关键基因功能研究的同时,也开始了品种培育和改良。烟草特征香韵突变新品系被推向前台。专家带着卷烟样品,路途奔波,一家接着一家上门请工业专家评价,新品系率先在工业领域一炮打响!由此开始了长达8年、全国8大产区上百个试验点、累计评价50批次以上的大战役。

厚积薄发,一个新的爆发时期开启了。

“众里寻她千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”

登高望远,上下求索,埋头苦干,天道酬勤。不经意间回头,却发现已是硕果满地。

2011年获批农业农村部烟草生物学与加工重点实验室;生物技术研究中心主持的“烟草cDNA文库构建及重要基因表达谱研究”获得2012年中国烟草总公司科技进步三等奖;2013年获批烟草行业烟草基因资源利用重点实验室;2013年建成全球最大烟草饱和突变体库;2014年成立烟草功能基因组创新团队;2015年度成立中美植物衰老联合实验室;深度参与的“烟草全基因组图谱构建与分析”获得2016年中国烟草总公司科技进步特等奖;2020年特征香韵烤烟新品种“中烟特香301”通过品种审定;2021年“基于突变技术的烟草种质资源创制与特色香气品种培育”获得中国烟草总公司科技进步二等奖;植物合成生物学相关研究获得2021年科技部主办的第一届“颠覆性技术创新大赛”优秀奖;2023年获批建设青岛市植物分子医药重点实验室。

截至目前,生物技术研究中心(烟草功能基因组创新团队)有正式职工25名,其中院“农科英才领军人才”1人,院“农科英才青年英才”1人,青年泰山学者1人,所级人才3人,团队级人才4人。其中,研究员5人,副研究员12人。团队成员具有博士学位23人,硕士学位1人。其中,有一抹靓丽的风景,以实力诠释着“巾帼不让须眉”,陆续获得2019-2020年中国农业科学院“巾帼文明岗”(集体)和2022年青岛市“女职工建功立业标兵岗”(集体)荣誉。

在此期间共承担国家自然科学基金面上项目10项、青年科学基金项目12项,农业部948项目1项,中国烟草总公司重大科技项目30项,山东省重点研发计划项目1项,山东省自然科学基金面上项目1项、青年科学基金项目5项,青岛市中央引导地方科技发展资金项目1项等;2人获人社部高层次留学人才回国资助。发表SCI论文100余篇,核心期刊论文90余篇,其中有多篇发表于植物学领域顶刊;授权国家发明专利25件;出版中、英文专著各1部;1个烟草品种通过全国烟草品种审定;8个新品系通过田间鉴评。

基础研究领域成果不断。《Plant Physiology》(2018)揭示了MYB52负调控种皮粘液质中的果胶去甲酯化以及参与该过程的组分,为果胶去甲酯化的调控机制及种皮粘液质形成的转录调控网络提供了新的观点;《Plant Cell》(2021)揭示了ERF4和MYB52转录因子复合体在植物精细调控细胞壁果胶质甲酯化修饰程度中的重要角色,提出了果胶质多糖去甲酯化修饰的分子模型和调控网络;以上两项研究深入解析了植物细胞壁果胶质脱甲酯化过程的分子调控网络,为人工分子设计细胞壁结构奠定了理论基础。《Nature Genetics》(2021)利用独立开发的新算法攻克高杂合、高重复铁观音基因组组装难题,成功破解铁观音基因组和茶树演化史,阐述了等位基因不平衡、茶树群体演化和驯化等相关科学问题。《Journal of Integrative Plant Biology》(2022)揭示了ERF4-TCP15功能模块通过时空表达调控和蛋白质互作精准调控细胞周期进程和植物叶片发育。《Molecular Plant》 (2022,2024)首次报道CLE14、SCOOP10/12等多肽信号精准调控植物衰老的分子机制,发现了衰老进程的“刹车片”及其与受体的竞争性结合机制,为多肽在农业生产中的应用提供重要理论依据。《Plant Cell》(2024)发现了一种植物精细调控果胶去甲酯化的分子机制,大大丰富了初生细胞壁果胶修饰的分子理论,为细胞壁多糖合成与调控研究提供了新的发现。《The Innovation》(2024)发现烟草可作为高效低碳的能源作物,生产高附加值化学品,有助于烟草的多功能利用和生物质能源的挖掘开发,助力生物炼制的可持续发展。《Plant Physiology》(2024)通过烟草抗青枯病EMS突变体揭示了内源代谢产物柚皮素具有限制青枯菌定殖和生长的能力,为植物青枯病防控提供了重要参考。具有自主知识产权的Cas12i基因编辑系统创造性地将双子叶植物编辑效率提高到50%,相关研究成果与中山大学、南京农业大学等十多家行业内外科研单位使用,获得很好的技术应用反馈。共有3篇研究论文入选“中国农业科学院ESI高被引论文”。

应用研究领域捷报频传。中烟特香301新品种累计推广20万亩以上,原料在4个二类以上卷烟品牌中进行了配方验证和使用,占比2.5%~7.5%;其中泰山(东方)和泰山(青秀)月销量1万箱左右,南京(金砂)已批量生产2万箱,黄鹤楼(硬珍中支)完成配方验证。8个新品系通过田间鉴评,其中1个品系进入全国烟草品种区试,2个通过农业评审。高蔗糖酯、低苯并芘、高烟碱、抗蚜虫等一系列关键性状实现了烤烟规模化定向改良。以植物小肽为核心成分的多效叶面肥产品“Ripen Q”,在云南等多个烟叶主产区累计示范推广总面积达到10万亩以上,显著提高烤后烟叶成熟度,提高了油分等烟叶外观质量,感官质量优异,经济效益显著提高。“有机-无机-微生物大三元一体肥”通过青岛农特公司实现转化,推广面积稳步推进。作为植物生物反应器生产药用蛋白方面的烟草瞬时表达底盘系统达到中试生产水平,已经开发出具有市场潜力的3种动物疫苗和4种药用蛋白产品,完成了工艺流程。

中心队伍在不断壮大,团队成果在不断迸发。在新时代的深化改革的背景下,再出发的号角已经吹响。

“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”

历史总是在轮回中前进,前进过程中有高峰,也有低谷,甚至有反复,但总是在上升,总是在发展。在黑夜中探索,在光明下狂奔,但黑夜和白昼总在交替。我们的奋斗历程具有同样的规律。

仍旧是又一个转折期、又一个变革期。生物技术研究中心前一阶段的迅猛发展稍作停歇,但并不代表停止。“在危机中育新机,于变局中开新局”。在一遍遍探寻的目光中,回望来时路,坚守初心,也许下一个新的机遇期就在我们最初出发的地方。

致敬烟草所的青州—青岛双城记!