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桃种质资源研究与高效利用平台的探路者

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    【个人简介】
    曹珂,男,副研究员,1978年11月出生,2005年至今在中国农业科学院郑州果树研究所工作。2001年毕业于河南农业大学园艺学院,获得农学学士学历;2004年毕业于西北农林科技大学园艺学院,获得农学硕士学位;2015年毕业于中国农业大学农学与生物技术学院,获得农学博士学位。自工作以来,主要从事桃种质资源的评价与优异基因发掘工作,探索利用基因组学工具在桃品质性状优异基因发掘及应用于分子育种中,取得了一定的进展。

义无反顾投身果树科研

    曹珂出生于河南省南阳市西峡县的一个偏僻小山村,当地村民多以种植小麦、玉米为生,只有极少的农户家有承包的果林。曹珂的父亲也有一个约5亩地的苹果园,每年果实成熟时,看守苹果园就是小孩子的主要任务,穿梭在苹果树的枝枝杈杈间,品味着不同品种的酸酸甜甜,是他们最欢乐的时光。当时果园主栽的苹果品种是国光和秦冠,然而其中却掺杂有几株果形较小的“小苹果”,每年结的能压断枝头,成熟时香气四溢,口感沙面,颇受父亲和当地村民的喜爱。果树的不同种质类型在幼时曹珂的心中也扎下了根,成为曹珂人生中美好的回忆。
    高中毕业,在众多的专业中曹珂毫不犹豫的填报了园艺专业,以优异的成绩进入河南农业大学,开始了他果树科研的征程。2004年,本科毕业的他为了继续深造,又考入西北农林科技大学园艺学院果树专业完成硕士学业。硕士毕业后经导师推荐,曹珂远赴韩国攻读博士学位,然而在韩国的3个月里,他亲身经历了韩籍导师对国人的不屑一顾,加上对当地科研条件的失望,曹珂开始意识到海外镀金并不是目前最重要的,在国内照样可以学到先进的专业知识。于是他毫不犹豫地放弃学位,毅然回到国内,并进入郑州果树所工作至今。

丰富视野确立研究方向

    曹珂所在的课题组是国家桃种质资源圃所在地,保存有丰富的桃种质类型。刚到单位,曹珂主要负责桃种质资源的生理指标评价,如不同种质光合能力指标的测定工作。之后,由于他所在的课题组对低需冷量种质的筛选和利用有深厚的研究基础,在项目主持人的指导下,曹珂利用前期掌握的光合生理知识,对不同需冷量的种质的年光合参数进行测定,从中总结出低需冷量桃种质早期丰产性涉及到其生长发育前期光合能力强以及落叶期晚这两个主要原因,丰富了低需冷量种质应用价值。
    2008年,分子标记技术在国内悄然兴起,在农作物辅助育种上取得了不少进展。为了解决果树常规育种周期长的问题,曹珂主动申请加入到种质优异基因挖掘与分子育种工作中来,他积极学习分子生物学基础知识,摸索分子标记软件的应用方法,以桃花粉育性、雌蕊育性和果肉颜色等与果实密切相关的性状为研究对象,构建了桃的遗传连锁图谱,获得与之紧密连锁的分子标记,为这些性状的分子辅助育种奠定初步基础。
    在工作中,曹珂认识到,由于上个世纪末果树栽培的迅猛发展,很快这批果树就会面临更新换代,只有选育优良的砧木品种才是解决果树在更新换代时不侵占耕地的重要途径。他因此集中精力进行了桃砧木抗线虫的分子辅助育种工作,在利用课题组前期筛选出的对根结线虫免疫的种质基础上,协助项目负责人申请了国家自然科学基金“红根甘肃桃1号抗南方根结线虫基因克隆及其特异防卫反应途径研究”,并承担了其中的红根甘肃桃抗根结线虫基因的定位工作。相关研究结果发表在Candan Journal of Plant Science、Journal of the American Society for Horticultural Science和Plant breeding等期刊上。

不断创新丰富研究手段

    在进行分子辅助育种工作期间,曹珂发现通过连锁分析获得的分子标记有很大的局限性,即标记的正确性和重复性仅适用于与群体亲本相同或亲缘关系较近的材料。为了解决这一问题,他对另外一种分子标记技术——关联分析在果树上的应用进行了探索,通过比较了关联分析软件版本、试验材料的杂合性和群体结构对关联分析结果正确性的影响,他采用该方法对桃10多个质量性状和数量性状基因位点进行分析,获得与之连锁的分子标记和数量性状位点,大大提高了筛选标记的效率和标记的准确性。相关研究结果发表在《中国农业科学》和Tree genetics and genomes上。
    进入2010年之后,高通量测序技术在不少物种的优异基因挖掘上得到应用。曹珂在主持人的带领下,果断转入这一飞速发展的领域,率先在果树上开展重测序研究。经过初期仅84份种质的重测序,他所在的团队摸索和熟悉了高通量测序在果树上应用的技术流程,基于果树繁殖方式与农作物的不同,从基因组层面发现了二者在进化上的差异,同时发掘了桃驯化过程中的关键基因,2014年相关成果发表在Genome biology(IF=10.5)。目前,曹珂正将高通量测序与关联分析相结合,挖掘优异基因,进一步弥补连锁分析结果和常规标记的关联分析准确率低的问题,目前几个关键性状如果实形状、酸含量、果肉花色素苷含量等已经精确到单个基因水平,很快就可以将这些基因转化为实用的标记,并完成最终的分子辅助育种平台搭建工作。
    匆匆一晃,曹珂已经到郑州果树所工作10多年了,虽然果树资源的科研工作是辛苦的,然而取得些许突破时的喜悦又是那么的让他心潮澎湃。曹珂说道,我国虽然是果树种质资源保存的大果,但并不是资源研究的强国,而完成这一转变并不是一朝一夕之功,我们只有真真切切醉心科研,甘于生活的清贫,才能回报单位和社会,为我国果树科研事业贡献最大的光和热。
 

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