張啟發(fā):我國水稻功能基因組研究躋身領先行列
- 發(fā)布時間:2016-03-13 03:33:46 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
研究成果相繼在《Nature》、《Science》、《Nature Genetcis》、《Nature Biotechnology》、《Plant Cell》、《Proc Natl Acad Sci USA》、《Elife》、《Nucleic Acids Res》等國際著名學術刊物上發(fā)表;2012—2015年,共計發(fā)表研究論文431篇,SCI影響因子9以上的88篇;申請發(fā)明專利107項,新獲得專利授權102項;獲批兩個軟件著作權;獲得國家自然科學二等獎1項;培養(yǎng)博士研究生227人,碩士研究生192人……
這是863計劃現代農業(yè)技術領域“水稻等主要農作物功能基因組”所取得的成績。
2014年《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)實施情況中期評估》“農業(yè)領域專題評估報告”中,“水稻等主要農作物功能基因組學”的研究成果被列為農業(yè)領域重大標志性成果之首。
通過項目的實施,最終將建立一系列新型高通量功能基因組研究平臺,分離克隆一批擁有自主知識產權的功能基因,全面揭示控制主要農作物重要農藝性狀的生物學機制,為農作物的遺傳改良提供基因資源和分子操作藍本,極大地提升作物遺傳改良研究的水平,全面推動農業(yè)科學的發(fā)展。
項目首席專家華中農業(yè)大學張啟發(fā)教授介紹,我國是世界上較早啟動作物功能基因組研究計劃的國家,項目針對作物生產中“少投入、多產出、保護環(huán)境”的作物育種目標,通過解析水稻、玉米、小麥這三大農作物功能基因組,在水稻、玉米和小麥資源、信息和生物技術平臺的構建完善以及調控產量、品質、抗逆、養(yǎng)分水分高效吸收利用重要農藝性狀功能基因和調控因子的克隆,基因調控網絡解析等領域取得了一系列重要進展。研究成果相繼發(fā)表在Nature、Science等國際頂尖學術期刊物上,體現了我國作物功能基因組研究在國際上的優(yōu)勢地位和領先水平。
目前,我國水稻功能基因組研究居世界領先行列??寺×水a量性狀基因GS3、GW2、GW8、GS5、Ghd7,獨角金內酯途徑的關鍵負調節(jié)因子D53,秈粳廣親和基因S5,光敏不育基因pms3,抗旱、抗鹽堿基因DWA1、SIT1,耐寒基因COLD1,抗病蟲基因STV11、Xa26、xa13、xa25、Bph14、Bph3,氮利用基因DEP1,稻米品質基因Chalk5和OsAAP6等。這些基因的克隆不僅代表了該領域國際研究的前沿進展,在育種中表現出重要應用前景。據統(tǒng)計,2011—2014年間全世界在影響因子(IF)大于9的刊物上共發(fā)表水稻論文328篇,其中來自于中國大陸的論文140篇,占43%。
水稻功能基因組研制水稻全基因組育種芯片,建立我國第一套作物全基因組選擇育種技術平臺,填補國內空白。該項目研發(fā)的三個不同密度的具有我國自主知識產權的水稻全基因組育種芯片,為全球首創(chuàng),已經被證明能成功地應用于水稻雜交群體分析、品種鑒定、定向改良以及分子設計育種實踐等,在水稻遺傳研究及育種應用中具有非常好的應用前景。截至目前,已為全國二十余家單位提供全基因組育種芯片及分子標記檢測服務。
小麥和玉米功能基因組發(fā)展迅速,在多個領域占據領先優(yōu)勢。小麥構建了世界上第一個小麥D基因組的框架圖。該框架圖的構建結束了小麥沒有全基因組組裝序列的歷史,對小麥基因組研究具有重要的意義。玉米利用全基因組關聯分析大規(guī)模地、系統(tǒng)性地鑒定影響含油量和脂肪酸組分的基因位點,提出“微效多基因的累加是人工選擇高油玉米成因”的學術觀點,從基因組水平上對作物輪回選擇獲得增益的育種學理論進行了系統(tǒng)的遺傳剖析。
同時,張啟發(fā)建議,部分產量、品質、抗逆性狀基因克隆方面所取得的成果尚是初步的,距離系統(tǒng)解析性狀形成的分子機理尚有很大差距;希望能集中優(yōu)勢力量,針對重要農藝性狀形成的分子機理進行深入研究,全面解析這些重要農藝性狀基因的生物學功能及其調控網絡,最終實現對主要農作物重要農藝性狀進行有效的遺傳調控,解決生產育種的實際問題;小麥基因組比較復雜,由于小麥基因組的龐大和復雜,在測序和序列分析時對數據分析的硬件和平臺要求特別高;數據的挖掘和分析需要完善的硬件條件和生物信息團隊。