【科研百人】杜何为：探索玉米耐渍性形成的分子奥秘

人物名片：杜何为，生命科学学院副教授，硕士生导师。2002年毕业于华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室，获硕士学位；2010年毕业于中国农业大学国家玉米改良中心，获博士学位。2011年晋升副教授，2013年访学于美国加州大学戴维斯分校国际著名学者Pamela教授的实验室。

主讲本科生课程：基因工程原理、专业英语；研究生课程：分子克隆技术、科技写作。目前指导硕士研究生3名。

获聘副教授以来，承担国家自然科学基金面上项目1项、国家转基因重大专项子项目1项、湖北省自然科学基金重点项目1项、湖北省自然科学基金面上项目1项，承担横向项目2项、开放课题3项。在《BMC Plant Biology》发表学术论文1篇，在《Plant Cell Reports》、《Euphytica》等期刊发表学术论文3篇，在国内权威期刊《中国农业科学》、《作物学报》发表学术论文各1篇。以第1发明人获批美国发明专利1项，中国发明专利2项；以第2发明人获批中国发明专利2项；申请中国发明专利3项。获湖北省科技进步一等奖1项（排名第4）。

玉米是我国种植面积最大的农作物。我国南方多雨，玉米苗期经常遭遇梅雨等季节性降雨，在低洼及排灌系统不良的地区，土壤含水量过高造成的涝渍灾害，给玉米生产造成了很大的损失。同时，农作物涝渍相关领域的研究，一直是我校农业学科的特色和优势领域。课题组利用学校农科自身的优势，以农业生产实践中的重大问题为切入点，多年来一直从事玉米耐渍性遗传改良与分子机制的研究。

课题组十余年孜孜不倦从事玉米耐渍领域的研究，经历了一段不平凡的历程。从早期的筛选玉米耐渍的种质资源、建立玉米耐渍性的形态指标，发展到后来生理生化方面的研究。如今，分子生物学和基因工程的发展，为课题组注入了新的活力。现在，课题组用先进的理念和方法，从事耐渍关键基因的克隆、耐渍性形成分子机制的研究。目前，课题组主要从事以下几个方面的研究：（1）利用细菌血红蛋白基因，改良玉米的耐渍性；（2）从玉米野生近缘种中，发掘耐渍相关基因；（3）建立突变体文库，结合基因组重测序技术，发掘玉米自身的耐渍相关基因。

课题组从透明颤菌种克隆出血红蛋白基因（VHb），并将该基因构建到pBI121和pCAMBIA3301载体中，通过转基因技术，分别导入到拟南芥和玉米中。VHb是一种血红蛋白基因，转VHb基因的拟南芥植株，淹水7天，植株能长出水面，叶片呈绿色；转入正常生长条件，依然能开花、结实。而野生型的拟南芥植株，经过7天的淹水，死亡率在80%以上，转入正常的生长环境，存活下来的拟南芥植株生育期滞后。转VHb基因提高了拟南芥的耐淹水能力，于是，在后续的研究中，课题组将该基因导入到玉米中，淹水条件下，转VHb基因玉米的苗高、次生根数目、根干重、茎干重显著高于对照。VHb基因的过表达，显著提高了玉米苗期的耐淹水能力，本研究已经发表在国际知名期刊《BMC Plant Biology》。课题组经过多年的努力，通过转基因技术，使外源VHb基因在玉米中的过表达，提高了玉米的耐渍性。课题组通过杂交、回交等方法，已经将VHb基因导入到不同的玉米自交系中，为后续品种的开发奠定了良好的基础。

另外，课题组从野生资源中，发掘耐渍的相关基因。大刍草是玉米的野生近缘种，数十万年来，大刍草依靠自身的基因，忍耐了无数次的洪涝等自然灾害，说明大刍草自身的基因组中含有丰富的耐渍相关基因，依赖这些基因的应答，进化了耐渍性的适应机制。玉米是人类驯化的产物，在数千年的驯化过程中，人类为了生存，有目的选择了产量相关的有利基因，提高了玉米的产量。这种长期的驯化过程中，在提高玉米产量的同时，导致了部分耐渍相关基因的丢失。课题组张祖新教授，通过杂交、回交、自交等方式，将大刍草基因组片段导入到玉米基因组中，构建了导入系，以期从玉米野生近缘种中，发掘由于驯化选择而丢失的耐渍相关基因。课题组已经对这些导入系进行了耐渍性的鉴定，筛选出了耐渍性较强的导入系材料。

分子生物学的发展日新月异，推动了许多农业领域的快速发展。杜何为在美国访学期间，对美国在作物耐淹水领域的研究进行了深入调查，并将他们的先进思想、技术应用到本课题的研究中。在其研究中构建了玉米自交系B73突变体文库，以期从文库中筛选出耐渍性发生显著改变的突变体，并通过重测序技术，快速定位、发掘耐渍相关基因。同时，采用正向遗传学的方法，结合基因组学、转录组学，对400份玉米材料进行了耐渍性分析，并进行GWAS分析；另一方面，根据筛选出的耐渍、不耐渍材料，进行BSR-seq分析。课题组采用的RNA-seq、DNA重测序技术，已经在玉米耐渍候选基因的发掘上发挥了很大的作用，发现、定位了一些与耐渍相关的基因。这些研究，将为探明玉米耐渍性形成的分子奥秘，奠定了很好的基础。

“板凳坐得十年冷，文章不写一句空”，这是虔诚的研究者无私奉献的真实写照。研究者既要具备先进的思想，创新的方法与独特的材料，更重要的是还要有一颗虔诚的心。十余年来，课题组一直默默坚守玉米耐渍的研究领域，尽管道路崎岖，但从未止步。经过十余年的积累与沉淀，课题组在玉米耐渍领域的研究取得了长足的进步，积累了坚实的基础。目前，课题组已经向国际知名期刊投稿2篇文章，有更大的成果正在孕育之中。“在探索玉米耐渍性形成的分子奥秘中，我们将奋勇前进、永不止步！”杜何为说。

（编辑 陆峰）