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    记基因组所经济作物的全基因组设计育种创新团队

    2020-06-04 07:13 | 作者: 中国农业科学院深圳农业基因组研究所 | 标签: 基因组所

    这是一个“硕果累累”的团队,不再苦涩的黄瓜、找回儿时风味的番茄亚博登录平台-首页、利用种子种植的马铃薯……2017年以来,中国农业科学院深圳农业基因组研究所经济作物的全基因组设计育种创新团队先后主持或承担10余项国家亚博登录平台-首页、省市科研项目;发表SCI论文40余篇,其中团队成员为通讯作者或共同通讯作者发表1篇《Cell》、1篇《Science》,4篇《Nature Genetics》亚博登录平台-首页亚博登录平台-首页,申请专利9项,获得农业农村部新品种认定2项亚博登录平台-首页;团队首席黄三文研究员先后获得获国家自然科学二等奖、何梁何利基金“科学与技术进步奖”和“周光召基金会科技奖”;团队研究成果先后入选2017年、2019年中国农业科学重大进展亚博登录平台-首页。

    累累硕果背后亚博登录平台-首页,是默默耕耘的汗水与付出。民以食为天,如何培育优良蔬菜品种是中国当前农业生产和科学研究所面临的重大课题亚博登录平台-首页,长期以来中国蔬菜育种领域在遗传基础、品质性状调控机制研究方面还存在着巨大的空白亚博登录平台-首页,亟待破题亚博登录平台-首页。该团队牢牢抓住基因组学这一颠覆性创新技术,借助大数据这一有力武器亚博登录平台-首页亚博登录平台-首页,启动基因组学研究,不仅填补了中国在蔬菜育种领域的空白,促进民族种业跨越性发展,提高核心竞争力,更已成为了国际蔬菜基因组研究领域的领跑者。

    亲尝苦叶终获“甜”瓜 走出产研结合“康庄大道”

    “基因组好比是一张地质勘探图。对农业育种而言亚博登录平台-首页,基因组学技术能够帮助我们清晰了解基因在进化过程中如何进行选择、遗弃、变异,以及人类历史上在品种培育过程中所做的努力。”该团队始终坚守深耕基因组研究这一根本,并以此达到培育拥有自主知识产权的优良品种,以研促产,产学结合。

    该团队先后主导和参与了黄瓜、番茄亚博登录平台-首页、马铃薯等重要蔬菜作物的基因组、变异组和代谢组学研究,通过刻苦钻研获得丰富的多组学数据,先后揭示了蔬菜驯化的遗传基础和调控蔬菜品质的分子机制,更为蔬菜分子设计育种提供了理论框架,快速推动了传统生物学研究的进展亚博登录平台-首页。

    为了打通从基因组到新品种的“玻璃门”,团队以黄瓜为研究对象,着力解决如何兼顾黄瓜育种中的抗性与品质这一难题。

    “你愿意去吃苦瓜,但你绝不愿意去吃苦的黄瓜。”5年来,团队成员亲尝了18万口苦的黄瓜叶,终于发现并解释了调控黄瓜苦味物质合成代谢路径的9个基因,同时发现直接控制这9个基因的两个“主开关”基因,继而开发出了高效的不苦基因分子标记亚博登录平台-首页。

    科研成果并不是发表论文后就束之高阁,而是第一时间投入到黄瓜基因组设计育种中去亚博登录平台-首页,团队先后培育出“蔬研2号”“蔬研5号”“蔬研12”和“蔬研白绿”等优质黄瓜系列品种。目前,这些优质黄瓜系列品种已在湖南、湖北亚博登录平台-首页、江西亚博登录平台-首页、浙江亚博登录平台-首页、福建、广东等地得到大面积推广种植,累计逾100万亩,创造出经济效益80多亿元,走出了一条从基础研究到产业开发的“康庄大道”。

    创新邀请消费者参与育种 揭开番茄风味面纱

    随着社会经济水平和人民生活水平的不断提升亚博登录平台-首页,老百姓不再满足于“吃饱”亚博登录平台-首页,而是要“吃好”“吃得健康”“吃得放心”“吃得新鲜”……该团队立足于不断满足人民对美好生活的向往亚博登录平台-首页,创新研究思路,为中国百姓的“风味”餐桌持续努力。

    番茄是世界第一大蔬菜作物亚博登录平台-首页,也是深受中国百姓喜爱的蔬菜品种,经常能够听到有人抱怨“现在的番茄越来越没有味儿了”亚博登录平台-首页。到底人们喜爱的番茄是什么味呢?该团队另辟蹊径亚博登录平台-首页,创造性地提出“让消费者参与育种”,邀请了170条“挑剔的舌头”组建“品尝小组”,对100多种番茄进行了多次严格的品尝实验,再利用数据模型分析亚博登录平台-首页,最终确定了33种影响消费者喜好的主要风味物质,首次阐明了番茄风味的遗传基础。

    至此,番茄风味大不如前的秘密被揭开亚博登录平台-首页,原来早期番茄育种一直以高产、高抗、耐储运等性状为主要目标,忽视了风味品质的改良,导致大多数商业品种风味品质严重缺失。

    紧接着亚博登录平台-首页,该团队构建了番茄果实品质研究的多组学平台,揭示了在驯化和育种过程中番茄果实中营养和风味物质发生的变化,为全基因组设计育种提供了路线图。

    最终,番茄风味和代谢研究成果分别发表在世界顶级学术期刊《科学》和《细胞》上。同一时间,该团队培育的美味番茄品种之一“深爱1号”已完成第一个生长周期的DUS测试,并面向新疆喀什和广西巴马等地区推广,利用“美味番茄”进行产业扶贫亚博登录平台-首页。

    “优薯计划”颠覆育种繁殖 引领马铃薯“绿色革命”

    科研既要“顶天”,有引领世界的魄力与实力,也要“立地”,能够尽快转化为生产力亚博登录平台-首页亚博登录平台-首页,服务中国现代农业,服务亿万中国百姓。该团队上下一心,致力做出让中国百姓看得见、摸得着、用得上的科研成果。

    马铃薯是重要粮菜兼用作物,全球约有13亿人以马铃薯为主食亚博登录平台-首页,因此马铃薯在保障全球粮食安全方面起到了关键性作用亚博登录平台-首页。

    马铃薯受制于四倍体遗传的复杂性,遗传改良周期长,品种更新慢,而且薯块无性繁殖方式存在诸多缺陷亚博登录平台-首页,生产成本高。针对马铃薯产业所面临的问题,该团队提出了“优薯计划”,用二倍体替代四倍体亚博登录平台-首页亚博登录平台-首页,将育种周期从10至15年缩短为3至5年,大幅度提高育种效率;用储运方便且不易携带病虫害的杂交种子替代块茎繁殖,把繁殖系数提高1000倍,为我国每年节省1000万亩种薯繁育用地,并解决1000万吨种薯储运的难题。

    “优薯计划”实施的根本目标是实现马铃薯产业的“绿色革命”,克服几千年来马铃薯依靠块茎繁殖的诸多不利因素亚博登录平台-首页,对马铃薯的育种和繁殖方式进行颠覆性创新,全面释放其遗传潜力。目前,该团队已解决了马铃薯自交不亲和的难题,淘汰了自交衰退基因,培育了高度纯合自交系亚博登录平台-首页,并育成了第一个马铃薯二倍体F1品系,实现了“优薯计划”从0到1的突破,为马铃薯“绿色革命”铺平了道路。该团队坚信,不远的未来,“优薯计划”所取得的研究成果必将惠及全球。

    3年来,团队始终牢记使命,勇于担当亚博登录平台-首页,取得了一大批具有国际先进水平的重大科技成果,培养出一批农业科技领军人才亚博登录平台-首页,深入对口帮扶市县指导,为我国“三农”事业发展作出重要贡献。未来亚博登录平台-首页,他们将继续立足农业研究主战场,加快创新步伐亚博登录平台-首页,努力抢占世界农业科技竞争制高点,牢牢掌握我国农业科技发展主动权,为实现“三个面向”“两个一流”贡献力量,为我国由农业大国走向农业强国提供坚实科技支撑亚博登录平台-首页。

    来源:中国农业科学院深圳农业基因组研究所

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