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　　“以往研究水稻基因，闡明一個基因的功能就是一篇大成果，這次通過大協(xié)作，針對3010份種質(zhì)資源進(jìn)行如此大規(guī)模的集中測序，成果的突破是‘爆炸’性的，分量格外重。”聯(lián)合國糧農(nóng)組織原助理總干事王韌給出了這樣的評價(jià)。北京時間4月26日凌晨，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》以長文形式報(bào)道了由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所牽頭，聯(lián)合國際水稻研究所、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7年，聯(lián)合中國、美國、法國和菲律賓4國科研力量，16家主要單位通力協(xié)作，這一由我國科學(xué)家領(lǐng)銜完成的水稻核心種質(zhì)資源基因組測序成果，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

　　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家面臨的巨大挑戰(zhàn)。中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長劉春明指出，傳統(tǒng)育種依賴于不同水稻品種長期的大規(guī)模稻田雜交和選擇實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家對調(diào)控水稻產(chǎn)量品質(zhì)等性狀的基因“看不見摸不著”，導(dǎo)致育種效率低，育成一個新品種往往需要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，針對單個基因進(jìn)行育種效率低、進(jìn)展慢。科學(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應(yīng)調(diào)控關(guān)系，按照目標(biāo)的不同，來設(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，通過本次研究，一下子發(fā)現(xiàn)了12000多個全長水稻新基因，極大地豐富了人類對水稻基因組的認(rèn)識。項(xiàng)目組通過數(shù)據(jù)開放共享，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永久的基因信息平臺，為育種專家樹立了精確的“導(dǎo)航牌”。國際水稻研究所首席科學(xué)家R.S.漢密爾頓評價(jià)：“利用本次研究成果的信息，從一個性狀發(fā)現(xiàn)到品種育成只需要短短幾年就可以實(shí)現(xiàn)。”

　　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型。考古學(xué)家認(rèn)為，亞洲栽培水稻中“秈”“粳”兩大亞種源于中國，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際上卻一直存有爭議。本次研究通過對3010份亞洲水稻種質(zhì)資源的起源、分類和馴化規(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”稱為indica和japonica，并一直沿用至今，“從拉丁文標(biāo)注可以看出，兩個亞種用‘印度’和‘日本’來命名，帶有很深的殖民主義烙印，也錯誤地反映了秈、粳的親緣關(guān)系、地理分布和起源，是誤導(dǎo)。”

　　此前，我國老一輩著名水稻專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。本次研究通過對水稻大量重要進(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，并恢復(fù)使用秈、粳亞種的正確命名。“我們不否定別的國家對水稻研究的貢獻(xiàn)，但我們也不能低估中國古人對水稻馴化育種過程中的努力和貢獻(xiàn)，而今我們非常堅(jiān)定地證明，中國是最早的水稻起源地。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員張學(xué)勇說。

　　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期、抗病抗蟲、耐旱耐澇、抗倒伏等所有性狀相關(guān)的遺傳信息。“我認(rèn)為，本次研究成果使袁隆平等許多育種專家設(shè)計(jì)育種之夢的實(shí)現(xiàn)前進(jìn)了一大步。”王韌說。

　　“利用本次項(xiàng)目的成果，育種專家可以培育許多創(chuàng)新種子。比如針對糖尿病人不能吃升糖快的糯米這一問題，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。而針對兒童缺乏維生素b族和微量元素的問題，也可以通過調(diào)控稻米的相關(guān)基因來培育某種維生素、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。”

　　據(jù)中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所研究員黎志康介紹，3010份水稻基因組測序的完成僅僅是一個開端，隨著分析的深入和更多數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，包含水稻全部優(yōu)良基因多樣性及其功能的數(shù)據(jù)庫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。這將為開展水稻全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供足夠的基因來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)，為我國乃至全球農(nóng)業(yè)研究水平帶來更大飛躍。

　　（本報(bào)記者 楊舒）