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引领蔬菜基因组研究从“跟跑”到“领跑”

——记中国农科院农业基因组研究所研究员黄三文

来源:农民日报   |    发布时间:2017年09月13日    |   访问量:65

原标题:引领蔬菜基因组研究从“跟跑”到“领跑”

随着2009年黄瓜基因组框架图绘制完成,项目首席科学家、中国农科院农业基因组研究所所长黄三文迅速为全球植物基因组学界所知。因为,这是世界上第一个蔬菜作物的全基因组序列图,也是第一个用新一代基因组测序技术完成的植物基因组。我国蔬菜作物的基因组计划,实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。

在这个中国快速崛起、走向复兴的大时代,以黄三文为代表的一批优秀海归科学家,用自己的智慧助力祖国创新发展,在科研平台中攀登高峰、成就自我。

发现黄瓜苦味基因有了引领的底气

带着提高国内蔬菜生物学研究与育种水平的使命,2005年,黄三文放弃在英国攻读博士后的机会,回国从事蔬菜基因组研究。

“基因就是基本原因,基因的总和就是基因组。”黄三文的解释简单明了,“搞清楚作物基因组的结构与功能,是进行遗传改良的科学基础。”

为此,2007年黄三文发起了国际黄瓜基因组计划,率先利用新一代DNA测序技术,于两年后获得了高质量的黄瓜基因组框架图,花费仅仅是以前的5%。

在此基础上,又经过长达5年的研究,黄三文团队终于发现了黄瓜苦味物质的合成基因,并找到了果实和叶片中控制苦味的开关基因。论文发表在2014年11月28日出版的《科学》杂志上,这对于我国蔬菜生物学研究是一次质的飞跃。通过深入挖掘基因组学数据并结合生物化学、分子生物学等多种研究手段,揭示了苦味物质代谢和调控的机理。

有了黄瓜基因组项目的成功经验,在随后的几年里,科研人员“如法炮制”,涉及番茄、白菜、马铃薯、西瓜等作物的基因组计划和变异组研究便一发不可收拾,我国蔬菜学科基础研究的整体水平和国际影响力也由此大大提升。

基础研究“顶天”产业开发“立地”

“这个黄瓜品种没苦味、抗病性强,市场销路很好,产品供不应求。”今年是湖北省荆州市李埠镇李埠村种植户朱协俊第五年种“蔬研2号”,“现在全村2000多个大棚种的都是它,并且面积还在逐年扩大。”

如果说基础研究是“顶天”,产业开发就是“立地”。从事基因组研究的最终目的,是为了培育拥有自主知识产权的优良品种并应用到实践中。这也是黄三文团队在科研过程中始终坚持的导向。

他们紧密配合湖南省蔬菜研究所黄瓜育种课题组陈惠明研究员,开展了黄瓜基因组设计育种,开发出了高效的不苦基因分子标记,育成了“蔬研2号”“蔬研5号”“蔬研12”和“蔬研白绿”等不苦黄瓜系列品种。截至目前,大面积推广5年来,已经在湖南、湖北、江西、浙江、福建、广东等地累计推广100万亩。

感恩祖国以推动科研创新为己任

通过农科院杰出人才岗位计划,当年才33岁的黄三文成为了院里最年轻的研究员、博士生导师,这份信任让他至今心怀感激。

“基因组学是生命科学发展最快、最具潜力的分支,蔬菜学科不能没有基因组学。”为此,黄三文组建了一个6个人的团队,人虽少,但干劲儿十足。“我国农业基因组研究已经进入了世界先进行列。”令黄三文倍感欣慰的是,这些努力不仅提升了我国蔬菜学科基础研究的整体水平和国际影响力,更得到了同行的认可。“目前,约2/3的农作物基因组是由我国科研团队完成的,约1/3是由中国农科院完成的。”

2014年,着眼于粮食安全、食品安全和生物安全等涉及重大国计民生问题,立足于“基础所、平台所、前沿所、人才所、深圳所”发展定位的中国农业科学院农业基因组研究所成立了。

创新强则国运昌,创新弱则国运殆。担任所长的黄三文深刻感受到国家对农业基因组学的高度重视,“我们的农业基因组研究所将重点建设算法大数据、作物基因组、畜禽基因组、农业生态基因组和合成生物学等五大学科方向,建设农业基因组学领域的世界一流研究所。”

“作为一名留学回国的科研人员,我感恩祖国给予的信任,感恩这个时代给予的机会。”黄三文说。他希望他个人的成长过程能鼓励更多在国外留学的农业优秀人才归国,投入到农业科技创新中,投入到这个大时代的洪流中:“祖国需要你们,农业前景广阔,农业基因组学大有可为。”