為了你的減脂沙拉更好看，生菜可以長(zhǎng)出花葉子;為了栽種更省心，花生可以自主抗病;為了田間勞作更省力，稻子甘愿一次播種被連續(xù)收割好幾年……

作物如此配合，卻不是天賦異稟。4月6日是華大基因完成水稻基因組測(cè)序20周年，也是從那時(shí)起，我國(guó)農(nóng)作物基因測(cè)序走上了發(fā)展快車(chē)道。

十里稻花香，引無(wú)數(shù)人競(jìng)折腰

2000年，剛代表中國(guó)完成人類(lèi)基因組計(jì)劃1%任務(wù)的華大，希望開(kāi)啟一個(gè)新的基因測(cè)序項(xiàng)目，他們將目標(biāo)鎖定在水稻身上。

當(dāng)時(shí)日本已進(jìn)行水稻測(cè)序工作好幾年，他們研究的是適合做壽司的粳稻。在早前的人類(lèi)基因組計(jì)劃中，日本是創(chuàng)始成員國(guó)之一，從早期到最后階段都作出了重大貢獻(xiàn)。跟他們比起來(lái)，當(dāng)時(shí)的華大可謂缺人、缺錢(qián)、起步還晚。

開(kāi)局“低配”難擋強(qiáng)烈決心。目標(biāo)明確后，華大創(chuàng)始人汪建第一時(shí)間帶著團(tuán)隊(duì)到湖南拜訪袁隆平院士，他建議使用中國(guó)雜交稻的父本作為測(cè)序樣本材料。

一方以中國(guó)雜交水稻的父本為研究對(duì)象，一方以日本常見(jiàn)的粳稻開(kāi)展研究，中日之間的水稻基因組測(cè)序競(jìng)賽正式開(kāi)啟。

當(dāng)時(shí)，國(guó)際基因科技格局形成了美國(guó)、歐洲和亞洲的三足鼎立之勢(shì)。其中，亞洲以日本為核心。能不能從日本手中爭(zhēng)取到基因科技話(huà)語(yǔ)權(quán)，可謂成敗在此一舉。

“為了追趕進(jìn)度，華大平均一臺(tái)機(jī)器一天檢測(cè)1100個(gè)樣品，我們晚班時(shí)睡在機(jī)房里，每隔3小時(shí)起來(lái)上一次樣。”一名項(xiàng)目成員回憶道。

條件雖艱苦，華大還是趕在日本之前出了成果。2001年底，華大宣布完成水稻(秈稻)基因組框架圖的繪制，并免費(fèi)公布數(shù)據(jù)庫(kù);2002年4月，Science雜志以封面文章的形式報(bào)道了這項(xiàng)工作。

研究多年生稻，開(kāi)啟一段緣分

華大水稻基因組圖譜的發(fā)表，在業(yè)內(nèi)引起巨大反響。多年生稻的發(fā)明人、云南大學(xué)教授胡鳳益至今仍記得，那期Science的封面，是來(lái)自他老家云南的梯田。

“2002年，我正在菲律賓國(guó)際水稻研究所讀書(shū)，最初看到這篇文章，感覺(jué)就像一個(gè)超級(jí)武器，把我們那些學(xué)生的希望都掃沒(méi)了。基因組都出來(lái)了，那我們?cè)傺芯克具€有什么意義?后來(lái)才明白，即使基因組完成了，很多功能還是未知的，還需要繼續(xù)完善。更重要的是，因?yàn)榛蚪M的完成，才給了后來(lái)人再創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。”

此后的20多年時(shí)間，胡鳳益選擇研究多年生稻，并與華大開(kāi)啟一段重要合作。

所謂“多年生”，可以說(shuō)是對(duì)作物本身屬性的回歸和升級(jí)。水稻、玉米、大豆等作物的野生種類(lèi)本就是多年生的，只是自然生長(zhǎng)的作物沒(méi)有穩(wěn)定產(chǎn)出，跟不上人口的增長(zhǎng)，因此漸漸被“馴化”為一年生的栽培品種。

但在滿(mǎn)足人們口糧的同時(shí)，栽培品種也帶來(lái)水土流失、大量化肥使用以及勞動(dòng)力的消耗。因此早在幾十年前，國(guó)際上許多科學(xué)家便提出了發(fā)展多年生糧食作物。

2015年，胡鳳益團(tuán)隊(duì)培育成功的多年生稻正式被播種在云南的試驗(yàn)田中，成為目前唯一能夠商業(yè)化應(yīng)用的多年生糧食作物。“我們是搭上了基因測(cè)序和分子標(biāo)記育種技術(shù)發(fā)展的快車(chē)。”胡鳳益說(shuō)。

2021年，汪建帶著團(tuán)隊(duì)到了云南，看到胡鳳益的試驗(yàn)田后，雙方一拍即合，多年生稻落戶(hù)深圳，在位于大鵬的深圳華大生命科學(xué)研究院農(nóng)業(yè)基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)田里安了家。

如今，深圳的多年生稻田已經(jīng)在收割后，重新長(zhǎng)出了綠苗。

為什么要開(kāi)展作物基因測(cè)序?

在完成水稻基因組測(cè)序后，華大在作物方面繼續(xù)發(fā)力，貢獻(xiàn)了全世界60%常見(jiàn)作物的基因組數(shù)據(jù)，包括小麥、玉米、土豆等;完成了超過(guò)20萬(wàn)份全球重要作物種質(zhì)資源的數(shù)字化，包括鷹嘴豆、生菜等。

“例如水稻的雜交育種，傳統(tǒng)的研究方法是通過(guò)雜交一代代培育、觀察，選出優(yōu)良品種，育種過(guò)程受到經(jīng)驗(yàn)以及外部環(huán)境影響較大。”華大研究院農(nóng)業(yè)基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任劉歡說(shuō)，“而通過(guò)基因測(cè)序，我們能找到基因與性狀之間的關(guān)系，讓研究人員能精準(zhǔn)地進(jìn)行培育，使育種周期由傳統(tǒng)雜交的5年縮短到2年之內(nèi)，育種成功率也大大提高了。”

目前，已經(jīng)有越來(lái)越多的研究成果被應(yīng)用到世界各地，不僅促進(jìn)了全球農(nóng)業(yè)發(fā)展，捍衛(wèi)了作物和糧食安全，也豐富了餐桌。

“比如，生菜被做成沙拉時(shí)，相對(duì)于圓葉生菜，花葉子吃起來(lái)更方便。我們最近找到了控制生菜長(zhǎng)成圓葉子還是花葉子的基因，以后就能定向培育出口感更好、葉子更漂亮的生菜了。”劉歡介紹道。(記者 袁斯茹)

標(biāo)簽： 基因測(cè)序 華大基因 水稻基因組測(cè)序 農(nóng)作物基因測(cè)序