[光明日?qǐng)?bào)]為全球水稻育種指引方向
“以往研究水稻基因,闡明一個(gè)基因的功能就是一篇大成果,這次通過(guò)大協(xié)作,針對(duì)3010份種質(zhì)資源進(jìn)行如此大規(guī)模的集中測(cè)序,成果的突破是‘爆炸’性的,分量格外重?!甭?lián)合國(guó)糧農(nóng)組織原助理總干事王韌給出了這樣的評(píng)價(jià)。北京時(shí)間4月26日凌晨,國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》以長(zhǎng)文形式報(bào)道了由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所牽頭,聯(lián)合國(guó)際水稻研究所、上海交通大學(xué)、華大基因、深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、美國(guó)亞利桑那大學(xué)等16家單位共同完成的“3010份亞洲栽培稻基因組研究”項(xiàng)目。
歷時(shí)7年,聯(lián)合中國(guó)、美國(guó)、法國(guó)和菲律賓4國(guó)科研力量,16家主要單位通力協(xié)作,這一由我國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜完成的水稻核心種質(zhì)資源基因組測(cè)序成果,將為全球水稻的精準(zhǔn)育種提供清晰便捷的“導(dǎo)航地圖”。
為水稻育種建立永久基因信息平臺(tái)
民以食為天,食以糧為先。預(yù)計(jì)到2050年,全球的稻米產(chǎn)量必須增加一倍才能滿足未來(lái)人口增加的需求,如何培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻新品種一直是育種專(zhuān)家面臨的巨大挑戰(zhàn)。中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)劉春明指出,傳統(tǒng)育種依賴(lài)于不同水稻品種長(zhǎng)期的大規(guī)模稻田雜交和選擇實(shí)驗(yàn),科學(xué)家對(duì)調(diào)控水稻產(chǎn)量品質(zhì)等性狀的基因“看不見(jiàn)摸不著”,導(dǎo)致育種效率低,育成一個(gè)新品種往往需要10年以上。
20世紀(jì)末,基因技術(shù)的引入讓弄清水稻的遺傳奧秘成為可能,但水稻基因組基因數(shù)量龐大,變異極為豐富,針對(duì)單個(gè)基因進(jìn)行育種效率低、進(jìn)展慢??茖W(xué)家一直在思索:能不能一次性大規(guī)模地剖析所有水稻基因與性狀之間的對(duì)應(yīng)調(diào)控關(guān)系,按照目標(biāo)的不同,來(lái)設(shè)計(jì)并高效“制作”水稻新品種?
“3010份亞洲栽培稻基因組研究”由此應(yīng)運(yùn)而生。劉春明介紹,此前,科學(xué)家在單一參考水稻基因組中發(fā)現(xiàn)的基因數(shù)只有36000多個(gè),通過(guò)本次研究,一下子發(fā)現(xiàn)了12000多個(gè)全長(zhǎng)水稻新基因,極大地豐富了人類(lèi)對(duì)水稻基因組的認(rèn)識(shí)。項(xiàng)目組通過(guò)數(shù)據(jù)開(kāi)放共享,將這些研究成果和種質(zhì)資源向全世界發(fā)布,為水稻育種建立了一個(gè)永久的基因信息平臺(tái),為育種專(zhuān)家樹(shù)立了精確的“導(dǎo)航牌”。國(guó)際水稻研究所首席科學(xué)家R.S.漢密爾頓評(píng)價(jià):“利用本次研究成果的信息,從一個(gè)性狀發(fā)現(xiàn)到品種育成只需要短短幾年就可以實(shí)現(xiàn)?!?/p>
理清“家譜”為水稻起源正名
秈稻和粳稻是老百姓最為熟悉的兩種稻米類(lèi)型??脊艑W(xué)家認(rèn)為,亞洲栽培水稻中“秈”“粳”兩大亞種源于中國(guó),早在2000多年前的漢代已被人們所認(rèn)知,但秈、粳稻的起源和命名在國(guó)際上卻一直存有爭(zhēng)議。本次研究通過(guò)對(duì)3010份亞洲水稻種質(zhì)資源的起源、分類(lèi)和馴化規(guī)律的深入分析,為水稻的起源正了名。
黎志康介紹,日本學(xué)者加藤茂范于1928年將“秈”“粳”稱(chēng)為indica和japonica,并一直沿用至今,“從拉丁文標(biāo)注可以看出,兩個(gè)亞種用‘印度’和‘日本’來(lái)命名,帶有很深的殖民主義烙印,也錯(cuò)誤地反映了秈、粳的親緣關(guān)系、地理分布和起源,是誤導(dǎo)?!?/p>
此前,我國(guó)老一輩著名水稻專(zhuān)家丁穎把秈稻定名為秈亞種,粳稻定名為粳亞種。在維基百科中也標(biāo)注了粳稻。本次研究通過(guò)對(duì)水稻大量重要進(jìn)化相關(guān)基因的分析發(fā)現(xiàn),秈稻攜帶的很多基因不存在于粳稻中,粳稻的很多基因也不存在于秈稻中,此外,不同地理來(lái)源的水稻農(nóng)家品種群體都帶有特異的基因家族。根據(jù)這些結(jié)果,科學(xué)家們繪制出了亞洲栽培稻的明晰“家譜”,首次提出了秈、粳亞種的獨(dú)立多起源假說(shuō),并恢復(fù)使用秈、粳亞種的正確命名。“我們不否定別的國(guó)家對(duì)水稻研究的貢獻(xiàn),但我們也不能低估中國(guó)古人對(duì)水稻馴化育種過(guò)程中的努力和貢獻(xiàn),而今我們非常堅(jiān)定地證明,中國(guó)是最早的水稻起源地?!敝袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員張學(xué)勇說(shuō)。
為育成特殊功能水稻奠定基礎(chǔ)
小小基因,記錄著與水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、美味香色以及與生長(zhǎng)期、抗病抗蟲(chóng)、耐旱耐澇、抗倒伏等所有性狀相關(guān)的遺傳信息?!拔艺J(rèn)為,本次研究成果使袁隆平等許多育種專(zhuān)家設(shè)計(jì)育種之夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)前進(jìn)了一大步?!蓖蹴g說(shuō)。
“利用本次項(xiàng)目的成果,育種專(zhuān)家可以培育許多創(chuàng)新種子。比如針對(duì)糖尿病人不能吃升糖快的糯米這一問(wèn)題,可以利用基因技術(shù)培育出支鏈淀粉含量低、升糖慢的品種。而針對(duì)兒童缺乏維生素b族和微量元素的問(wèn)題,也可以通過(guò)調(diào)控稻米的相關(guān)基因來(lái)培育某種維生素、微量元素含量高的種子。這些將為精細(xì)育種奠定基礎(chǔ),大大提高育種效率?!?/p>
據(jù)中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所研究員黎志康介紹,3010份水稻基因組測(cè)序的完成僅僅是一個(gè)開(kāi)端,隨著分析的深入和更多數(shù)據(jù)的產(chǎn)生,包含水稻全部?jī)?yōu)良基因多樣性及其功能的數(shù)據(jù)庫(kù)必將更加龐大與精細(xì),人們可以從中找到與任何性狀相關(guān)的關(guān)鍵基因并應(yīng)用到育種實(shí)踐中。這將為開(kāi)展水稻全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供足夠的基因來(lái)源和育種親本精確選擇的遺傳信息,為培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗水稻新品種奠定基礎(chǔ),為我國(guó)乃至全球農(nóng)業(yè)研究水平帶來(lái)更大飛躍。
?。ū緢?bào)記者 楊舒)
- 習(xí)近平同越共中央總書(shū)記、國(guó)家主席蘇林會(huì)談2024-08-19
- 習(xí)近平同越共中央總書(shū)記、國(guó)家主席蘇林共同出席合作文件簽字儀式2024-08-19
- 習(xí)近平舉行儀式歡迎越共中央總書(shū)記、國(guó)家主席蘇林訪華2024-08-19
- 《二十大以來(lái)重要文獻(xiàn)選編》上冊(cè)出版發(fā)行2024-08-18
- 新型靶向功能鈍化材料強(qiáng)化鎘污染治理效果2024-08-16