日前，由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院加工番茄生物育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)牽頭多家單位，歷時(shí)7年攻關(guān)的《超級(jí)泛基因組研究揭示野生和栽培番茄物種基因組和結(jié)構(gòu)變異多樣性》科研成果，在全球頂級(jí)科學(xué)期刊《自然·遺傳》上發(fā)表。這是新疆農(nóng)科院自1955年成立以來首次以第一單位在《自然·遺傳》上發(fā)表論文，也是新疆科研單位的首次。

新疆既不是番茄的發(fā)源地，也不具備多樣化的野生番茄種質(zhì)資源，卻因這項(xiàng)研究成果一夜之間引起全球番茄育種乃至生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)＜业募w關(guān)注。這究竟是一項(xiàng)什么樣的研究成果？這項(xiàng)成果將為新疆番茄生物育種研究帶來什么？記者就此進(jìn)行了采訪。

新疆成為番茄遺傳資源富集區(qū)

(資料圖片)

“全世界一共研究出13個(gè)番茄種的基因組，我們現(xiàn)在掌握11個(gè)。”新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長(zhǎng)、研究員、加工番茄生物育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)學(xué)科帶頭人余慶輝說。

據(jù)介紹，該研究利用第三代單分子實(shí)時(shí)測(cè)序技術(shù)、全基因組光學(xué)圖譜技術(shù)和高通量染色體構(gòu)象捕獲測(cè)序技術(shù)對(duì)11個(gè)番茄種進(jìn)行基因測(cè)序組裝，組裝出11個(gè)染色體水平高質(zhì)量基因組，打開了番茄屬遺傳資源領(lǐng)域研究的寶庫(kù)，使新疆從種植大區(qū)一躍成為世界番茄遺傳資源富集區(qū)。

目前，中國(guó)已成為世界第一大番茄生產(chǎn)國(guó)，品種對(duì)番茄產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。近年來，借助多元化的育種技術(shù)，育種專家對(duì)野生番茄持續(xù)進(jìn)行改良，培育出了各具特色的栽培番茄品種，使番茄的抗病性、產(chǎn)量、固形物含量等特性顯著放大，滿足了產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

“有時(shí)產(chǎn)量提升了，卻失去了風(fēng)味，很難有兼顧各方需求的完美品種。”新疆農(nóng)科院加工番茄生物育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)副研究員李寧說，很多人反映現(xiàn)在的番茄沒有過去好吃了，其實(shí)就是在品種選育的過程中，為了突出產(chǎn)量等特性，人為導(dǎo)致丟失了風(fēng)味特性的一種結(jié)果。

生物育種技術(shù)正是有望解決育種環(huán)節(jié)特性難以兼顧問題的鑰匙。李寧說，育種專家如果能找到關(guān)系番茄風(fēng)味特性的基因片段，將這些基因片段整合進(jìn)選育的番茄品種基因中，就有可能找回番茄“失去的味道”。

要做到這一點(diǎn)，對(duì)基因的掌控至關(guān)重要。一方面要研究清楚一個(gè)物種到底有多少基因，有哪些規(guī)律可循；另一方面要展開針對(duì)性狀特征的研究，搞清每一個(gè)基因關(guān)系著哪些性狀特征。

“我們所做的工作重在解決第一個(gè)問題，是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。”余慶輝說，自2018年研究工作啟動(dòng)以來，這個(gè)團(tuán)隊(duì)收集了8個(gè)野生番茄種、1個(gè)番茄近源野生種和2個(gè)栽培番茄代表性品種，構(gòu)建了番茄屬泛基因組，解析了番茄屬基因組特征，重構(gòu)了番茄屬系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，為下一步基因的分型研究提供了平臺(tái)。

“這是一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)寶庫(kù)。”余慶輝說，研究找到了上千個(gè)包含番茄遺傳密碼的基因。其中，在野生番茄資源中克隆到一個(gè)能顯著增加分枝數(shù)且果實(shí)數(shù)量增加67.1%的新基因，對(duì)今后加工番茄品種創(chuàng)新具有重大價(jià)值，然而這仍是研究成果的冰山一角。

基礎(chǔ)研究是整個(gè)學(xué)科體系的源頭和根基。番茄超級(jí)泛基因組研究的成果有望有效解決目前番茄種間遺傳多樣性喪失、改良過程存在嚴(yán)重遺傳瓶頸這一世界難題，將為這一研究領(lǐng)域構(gòu)筑牢固地基，未來或?qū)⒂懈有蹅サ目蒲小按髲B”拔地而起，成果價(jià)值將難以估量。

彰顯中國(guó)科研人員使命擔(dān)當(dāng)

余慶輝介紹，新疆農(nóng)科院番茄超級(jí)泛基因組的研究數(shù)據(jù)將逐步公開，讓世界范圍內(nèi)更多科研人員分享基礎(chǔ)研究成果，讓后續(xù)研究能夠造福全人類。

在余慶輝團(tuán)隊(duì)開啟番茄超級(jí)泛基因組研究之前，全球?qū)崿F(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)共享的番茄基因組只有2個(gè)，供育種專家選擇的遺傳資源十分有限。部分跨國(guó)大型種業(yè)公司也在開展相關(guān)研究，但研究成果直接為企業(yè)后續(xù)育種環(huán)節(jié)服務(wù)，成為具備知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)壁壘，引進(jìn)這些研究成果必然價(jià)格昂貴、受制于人。

“科研沒有捷徑。”余慶輝說，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的邊界已不再明顯，繞過基礎(chǔ)研究搞應(yīng)用領(lǐng)域研究，輕則科研成果“地基”不穩(wěn)，重則關(guān)鍵技術(shù)受制于人。

基礎(chǔ)研究的重要性不言而喻。雖然地處國(guó)內(nèi)科技發(fā)展相對(duì)滯后地區(qū)，但新疆農(nóng)科院研究團(tuán)隊(duì)決定投入巨大的人力物力，從基礎(chǔ)研究做起來提高番茄育種水平。

“等著用成果的人遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于潛心研究的人。”余慶輝說，基礎(chǔ)研究周期鏈條長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化風(fēng)險(xiǎn)高，相關(guān)成果等不來要不來，必須靠自己。

要實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)國(guó)際性的研究成果，研究過程不會(huì)是一路坦途。即便做好充足的應(yīng)對(duì)，在科研路上仍會(huì)遇見很多攔路虎。基礎(chǔ)設(shè)施欠賬多，缺少必要設(shè)備，基因組裝技術(shù)不成熟……在國(guó)內(nèi)同行的大力支持下，研究團(tuán)隊(duì)解決了一個(gè)個(gè)現(xiàn)實(shí)的困難。

“關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過。”余慶輝說。幸運(yùn)的是，近年來，國(guó)家和新疆維吾爾自治區(qū)出臺(tái)一系列支持政策，扎實(shí)推進(jìn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)加大科技研發(fā)投入力度，重點(diǎn)用于關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、基礎(chǔ)研究、平臺(tái)建設(shè)等領(lǐng)域，科技創(chuàng)新環(huán)境持續(xù)優(yōu)化，進(jìn)一步堅(jiān)定了科學(xué)家開展基礎(chǔ)研究的信心，有什么困難就解決什么困難，最終造就了驚艷世界的研究成果。

“基因數(shù)據(jù)共享全世界，這是我們中國(guó)科研人員的使命擔(dān)當(dāng)。”余慶輝說。

吸引國(guó)際人才來疆開展研究

超級(jí)泛基因組研究成果在為各國(guó)科學(xué)家提供研究支撐的同時(shí)，必然會(huì)引起育種及相關(guān)行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。新疆農(nóng)科院的研究成果進(jìn)行國(guó)際共享，絕不意味著拱手讓出先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

“按照慣例，我們會(huì)用未來2—3年的時(shí)間逐步共享基因組數(shù)據(jù)。”余慶輝說，這是留給中國(guó)科研人員寶貴的窗口期。他和團(tuán)隊(duì)成員來不及過多慶祝，就已投入到后續(xù)的科研工作中。

目前，番茄超級(jí)泛基因組研究成果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在應(yīng)用領(lǐng)域還有大量的價(jià)值有待挖掘。簡(jiǎn)單地說，在已知番茄具備哪些基因的基礎(chǔ)上，要抓緊研究這些基因的功能，并運(yùn)用于育種環(huán)節(jié)，形成具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的番茄新品種，實(shí)現(xiàn)從科技成果向產(chǎn)業(yè)發(fā)展成果的轉(zhuǎn)化。

余慶輝說，要利用好這個(gè)窗口期，不僅要長(zhǎng)期做好品種選育工作，還需要吸引更多人才，開發(fā)研究番茄基因功能，形成更多有價(jià)值的研究成果，這會(huì)對(duì)現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)提出更加苛刻的要求。

一個(gè)好現(xiàn)象是，得益于長(zhǎng)期堅(jiān)持開展基礎(chǔ)研究，并在國(guó)際知名期刊發(fā)表論文，新疆農(nóng)科院加工番茄生物育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)完成了一次筑巢引鳳，吸引全球科研工作者來到新疆開展課題研究。

最近，在德國(guó)完成兩輪博士后研究工作的劉昭軍博士來到新疆農(nóng)科院，很快將走上工作崗位，開展植物營(yíng)養(yǎng)和根系生物學(xué)相關(guān)研究。

“這里開展科研的養(yǎng)分充足，我有十足的信心做好科研工作。”劉昭軍說，豐富的基礎(chǔ)研究成果是吸引他來新疆的主要原因，相信一定能通過未來的研究工作，在新疆農(nóng)科院這片科研沃土上結(jié)出寶貴的科研成果。

吸引國(guó)際人才來疆，劉昭軍并非個(gè)例。這兩年，加工番茄生物育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)已收到來自澳大利亞、印度等多國(guó)科研人員投來的簡(jiǎn)歷，組建一支國(guó)際化的研究團(tuán)隊(duì)、共同開展國(guó)際前沿領(lǐng)域研究已不是一件遙不可及的事。

余慶輝說，2023年，新疆農(nóng)科院將積極探索院企融合、院院合作等發(fā)展模式，構(gòu)建科研單位與企業(yè)、科研單位與科研單位之間的協(xié)同創(chuàng)新格局。同時(shí)，進(jìn)一步深化拓展國(guó)際合作，不斷提高新疆農(nóng)科院科研平臺(tái)影響力與吸引力，為建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)區(qū)貢獻(xiàn)科技力量。

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