引領蔬菜基因組研究從「跟跑」到「領跑」

原標題:引領蔬菜基因組研究從「跟跑」到「領跑」

隨著2009年黃瓜基因組框架圖繪製完成,項目首席科學家、中國農科院農業基因組研究所所長黃三文迅速為全球植物基因組學界所知。因為,這是世界上第一個蔬菜作物的全基因組序列圖,也是第一個用新一代基因組測序技術完成的植物基因組。我國蔬菜作物的基因組計劃,實現從「跟跑」到「領跑」的跨越。

在這個中國快速崛起、走向復興的大時代,以黃三文為代表的一批優秀海歸科學家,用自己的智慧助力祖國創新發展,在科研平台中攀登高峰、成就自我。

發現黃瓜苦味基因有了引領的底氣

帶著提高國內蔬菜生物學研究與育種水平的使命,2005年,黃三文放棄在英國攻讀博士後的機會,回國從事蔬菜基因組研究。

「基因就是基本原因,基因的總和就是基因組。」黃三文的解釋簡單明了,「搞清楚作物基因組的結構與功能,是進行遺傳改良的科學基礎。」

為此,2007年黃三文發起了國際黃瓜基因組計劃,率先利用新一代DNA測序技術,於兩年後獲得了高質量的黃瓜基因組框架圖,花費僅僅是以前的5%。

在此基礎上,又經過長達5年的研究,黃三文團隊終於發現了黃瓜苦味物質的合成基因,並找到了果實和葉片中控制苦味的開關基因。論文發表在2014年11月28日出版的《科學》雜誌上,這對於我國蔬菜生物學研究是一次質的飛躍。通過深入挖掘基因組學數據並結合生物化學、分子生物學等多種研究手段,揭示了苦味物質代謝和調控的機理。

有了黃瓜基因組項目的成功經驗,在隨後的幾年裡,科研人員「如法炮製」,涉及番茄、白菜、馬鈴薯、西瓜等作物的基因組計劃和變異組研究便一發不可收拾,我國蔬菜學科基礎研究的整體水平和國際影響力也由此大大提升。

基礎研究「頂天」產業開發「立地」

「這個黃瓜品種沒苦味、抗病性強,市場銷路很好,產品供不應求。」今年是湖北省荊州市李埠鎮李埠村種植戶朱協俊第五年種「蔬研2號」,「現在全村2000多個大棚種的都是它,並且面積還在逐年擴大。」

如果說基礎研究是「頂天」,產業開發就是「立地」。從事基因組研究的最終目的,是為了培育擁有自主知識產權的優良品種並應用到實踐中。這也是黃三文團隊在科研過程中始終堅持的導向。

他們緊密配合湖南省蔬菜研究所黃瓜育種課題組陳惠明研究員,開展了黃瓜基因組設計育種,開發出了高效的不苦基因分子標記,育成了「蔬研2號」「蔬研5號」「蔬研12」和「蔬研白綠」等不苦黃瓜系列品種。截至目前,大面積推廣5年來,已經在湖南、湖北、江西、浙江、福建、廣東等地累計推廣100萬畝。

感恩祖國以推動科研創新為己任

通過農科院傑出人才崗位計劃,當年才33歲的黃三文成為了院里最年輕的研究員、博士生導師,這份信任讓他至今心懷感激。

「基因組學是生命科學發展最快、最具潛力的分支,蔬菜學科不能沒有基因組學。」為此,黃三文組建了一個6個人的團隊,人雖少,但幹勁兒十足。「我國農業基因組研究已經進入了世界先進行列。」令黃三文倍感欣慰的是,這些努力不僅提升了我國蔬菜學科基礎研究的整體水平和國際影響力,更得到了同行的認可。「目前,約2/3的農作物基因組是由我國科研團隊完成的,約1/3是由中國農科院完成的。」

2014年,著眼於糧食安全、食品安全和生物安全等涉及重大國計民生問題,立足於「基礎所、平台所、前沿所、人才所、深圳所」發展定位的中國農業科學院農業基因組研究所成立了。

創新強則國運昌,創新弱則國運殆。擔任所長的黃三文深刻感受到國家對農業基因組學的高度重視,「我們的農業基因組研究所將重點建設演算法大數據、作物基因組、畜禽基因組、農業生態基因組和合成生物學等五大學科方向,建設農業基因組學領域的世界一流研究所。」

「作為一名留學回國的科研人員,我感恩祖國給予的信任,感恩這個時代給予的機會。」黃三文說。他希望他個人的成長過程能鼓勵更多在國外留學的農業優秀人才歸國,投入到農業科技創新中,投入到這個大時代的洪流中:「祖國需要你們,農業前景廣闊,農業基因組學大有可為。」

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