在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員黃三文辦公室的一面白色玻璃隔斷上,，用馬克筆寫著一組雜交育種模式圖。這是多年前,，他寫下的關(guān)于“優(yōu)薯計(jì)劃”的創(chuàng)想,。

　　雜交育種是將父母本雜交，形成不同的遺傳多樣性,，再通過對(duì)雜交后代的篩選,，獲得具有父母本優(yōu)良性狀、且不帶有父母本中不良性狀的新品種的育種方法,。馬鈴薯是依靠薯塊繁殖的同源四倍體物種,，“優(yōu)薯計(jì)劃”將用二倍體自交系替代同源四倍體品種進(jìn)行雜交育種，大幅提高育種效率,。用雜交種子替代塊莖繁殖,，把繁殖系數(shù)提高1000倍，這是黃三文仍在攀登的一座科學(xué)高峰,。

　　他與農(nóng)業(yè)基因組研究的緣分從馬鈴薯開始,，在破解黃瓜、西紅柿等基因組密碼,，推動(dòng)蔬菜基礎(chǔ)研究進(jìn)入基因組時(shí)代后,，馬鈴薯依舊是他最關(guān)心的作物。

　　2020年5月30日,，黃三文被授予全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)狀,。“我們所做的,，不是為創(chuàng)新而創(chuàng)新,。我們關(guān)注的是，怎么運(yùn)用農(nóng)業(yè)科技手段,，讓老百姓吃上安全健康美味的蔬菜,。”獲獎(jiǎng)后,，黃三文說(shuō),。

　　沒有苦味的黃瓜，找回兒時(shí)味道的番茄,，用種子栽培的馬鈴薯……黃三文表示,，來(lái)自中國(guó)科協(xié)的這份肯定，激勵(lì)著他繼續(xù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，利用組學(xué)大數(shù)據(jù),，推動(dòng)作物育種變革,。

　　

　　立志從農(nóng)：從見證雜交水稻高產(chǎn)開始

　　少年時(shí)期的黃三文親眼看到，自家地里種植的袁隆平院士培育的雜交水稻產(chǎn)量翻了一番,。這在他的心中播下一顆農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的種子,，促使他報(bào)考原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)，并成為一輩子與農(nóng)作物打交道的“農(nóng)科人”,。

　　2000年,，黃三文來(lái)到荷蘭瓦赫寧根大學(xué)攻讀博士學(xué)位，正式開始了蔬菜分子設(shè)計(jì)育種的科研旅程,。

　　晚疫病是馬鈴薯第一大病害,，瓦赫寧根大學(xué)當(dāng)時(shí)開展馬鈴薯抗病基因克隆研究已有10年,，一直未取得顯著進(jìn)展,。

　　通過深入思考，黃三文認(rèn)為失敗的主因是克隆基因的方法存在問題,，建議采取更可靠的圖位克隆法,。他的導(dǎo)師Evert Jacobsen教授欣然采納，讓他放手去做,。

　　沒有基因組圖譜,，圖位克隆基因就是一項(xiàng)異常艱巨的工程。別的學(xué)生工作8小時(shí),，他每天至少工作12小時(shí),。周末是他最高興的時(shí)候——大家都休息去了，他可以不被打擾地使用實(shí)驗(yàn)儀器了,。

　　經(jīng)過長(zhǎng)期高強(qiáng)度的研究工作,，他與英國(guó)科學(xué)家合作建立了R3a-Avr3a基因互作系統(tǒng)，已成為馬鈴薯晚疫病菌研究的模式體系,。

　　

　　大膽突破：推動(dòng)蔬菜研究進(jìn)入基因組時(shí)代

　　畢業(yè)歸國(guó)后,，黃三文在中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉研究所成立了功能基因組課題組，擔(dān)任課題組長(zhǎng),。

　　課題組一成立就參與了荷蘭組織實(shí)施的國(guó)際馬鈴薯基因組計(jì)劃,。

　　由于馬鈴薯測(cè)序材料是雜合二倍體，基因組比較復(fù)雜,，構(gòu)建其物理圖譜非常困難,。傳統(tǒng)Sanger測(cè)序技術(shù)價(jià)格昂貴，項(xiàng)目進(jìn)展不順,，國(guó)際協(xié)作組士氣低落,。

　　2006年，新一代測(cè)序技術(shù)NGS開始浮出水面，雖然尚無(wú)利用新技術(shù)對(duì)大基因組進(jìn)行從頭測(cè)序的先例,，但黃三文敏銳地意識(shí)到,，新一代NGS測(cè)序技術(shù)為蔬菜基因組計(jì)劃帶來(lái)的機(jī)會(huì)。

　　“與其干耗著,，不如嘗試用新一代測(cè)序技術(shù)測(cè)一個(gè)新的物種”,。2006年底，黃三文決定用NGS做一次嘗試,，測(cè)序基因組較小的黃瓜,。

　　兩年時(shí)間，黃三文團(tuán)隊(duì)完成了黃瓜基因組測(cè)序,。這是國(guó)際上第一次用二代測(cè)序技術(shù)完成的大基因組測(cè)序工作,，也是第一個(gè)蔬菜作物全基因組分析論文，實(shí)現(xiàn)了新中國(guó)成立后我國(guó)園藝界在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文零的突破,。

　　反觀馬鈴薯基因組計(jì)劃的進(jìn)展緩慢,，黃三文下決心另辟蹊徑。

　　“直接測(cè)二倍體做不了,，那做單倍體行不行,？”黃三文團(tuán)隊(duì)采用全基因組鳥槍法測(cè)量和新一代測(cè)序技術(shù)，于2009年初完成了單倍體馬鈴薯全基因組序列圖的繪制,，并初步闡明了馬鈴薯自交衰退的基因組學(xué)機(jī)理,，發(fā)現(xiàn)了一批與塊莖發(fā)育相關(guān)的基因。

　　這一重大突破,，使得國(guó)際馬鈴薯基因組計(jì)劃的科學(xué)家們決定把所有資源集中在中方組織的單倍體馬鈴薯測(cè)序計(jì)劃上來(lái),。

　　2011年7月，《自然》雜志以封面論文發(fā)表了單倍體馬鈴薯基因組分析成果,，被兩院院士評(píng)為2011年度“世界十大科技進(jìn)展新聞”,。

　　黃瓜和馬鈴薯項(xiàng)目積累的成功經(jīng)驗(yàn)，給予黃三文團(tuán)隊(duì)巨大的信心,。

　　隨后,，黃三文推動(dòng)了白菜、番茄,、西瓜等多種蔬菜基因組測(cè)序,。這推動(dòng)我國(guó)蔬菜基礎(chǔ)研究進(jìn)入到基因組學(xué)時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了從“跟跑者”到“領(lǐng)跑者”的角色轉(zhuǎn)變,。

　　

　　頂天立地：引領(lǐng)基因組設(shè)計(jì)育種跨越

　　“基因組好比是一張地質(zhì)勘探圖,。對(duì)農(nóng)業(yè)育種而言，基因組可以讓我們清晰地了解基因在進(jìn)化過程中的選擇,、遺棄,、變異情況,，以及人類在品種培育中做的努力?！秉S三文認(rèn)為,，從事基因組研究，最終目的是為了培育擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種并應(yīng)用到實(shí)踐中,。

　　如果說(shuō)基礎(chǔ)研究是“頂天”,，那么品種培育及產(chǎn)業(yè)開發(fā)就是“立地”。

　　從基因組走到品種培育的第一個(gè)作物就是黃瓜,。

　　115份黃瓜核心種質(zhì)重測(cè)序,、100多個(gè)組織的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，構(gòu)建了黃瓜分子生物學(xué)研究的數(shù)據(jù)庫(kù),。隨后5年,，團(tuán)隊(duì)20多個(gè)人，嘗了18萬(wàn)多片黃瓜葉,，終于找到了調(diào)控黃瓜苦味的11個(gè)基因,。

　　“你愿意去吃苦瓜，但你絕不愿意去吃苦的黃瓜,?！比A南黃瓜還沒有解決苦味的問題,。他與湖南蔬菜所陳惠明研究員緊密合作,，通過雜交選育那些苦味基因失效的材料，不苦黃瓜系列品種就這樣誕生了,。該系列品種已在湖南,、湖北、江西,、浙江,、福建、廣東等地累計(jì)推廣150余萬(wàn)畝,，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益100多億元,。

　　在黃三文的列表中，下一個(gè)進(jìn)入分子育種的是番茄,。

　　2014年,，黃三文和美國(guó)科學(xué)院院士Harry Klee“讓消費(fèi)者參與育種”，邀請(qǐng)170位不同年齡,、性別的品嘗專家對(duì)番茄進(jìn)行嘗味,，最終確定了33種主要風(fēng)味物質(zhì)，首次闡明了番茄風(fēng)味的遺傳基礎(chǔ),。

　　由此,，黃三文團(tuán)隊(duì)已合作培育出含糖量顯著提高的番茄新材料，并面向新疆喀什和廣西百色等地區(qū)積極開展“美味番茄”育種扶貧項(xiàng)目。

　　2017年,，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的支持下,，“優(yōu)薯計(jì)劃”正式啟動(dòng)，深圳基因組所負(fù)責(zé)基礎(chǔ)研究,，云南師范大學(xué)負(fù)責(zé)育種,。

　　2019年，他們解決了馬鈴薯自交不親和的難題,，獲得了可直接用于育種的自交親和的馬鈴薯新材料,，淘汰了自交衰退基因。截至目前,，他們已培育出首個(gè)概念性雜交品種-“優(yōu)薯1號(hào)”,，為馬鈴薯“綠色革命”鋪了路。

　　“當(dāng)馬鈴薯完全用種子種植時(shí),，只需2克種子就能種出一畝地的馬鈴薯,，不僅能避免薯塊種植易染病的問題，還能節(jié)約大量的土地資源和運(yùn)力資源,?！秉S三文說(shuō)。

　　

　　協(xié)同創(chuàng)新：讓研究成果惠及老百姓

　　在黃三文心中,，還有一個(gè)目標(biāo),，就是通過個(gè)性化食品來(lái)解決供需兩端的精準(zhǔn)對(duì)接問題。

　　作為深圳國(guó)際食品谷的倡導(dǎo)者和主要推動(dòng)者之一,，黃三文認(rèn)為,，協(xié)同創(chuàng)新是解決這一根本問題的重要途徑。

　　黃三文說(shuō),，深圳雖然沒有大農(nóng)業(yè),，但深圳擁有雄厚的信息技術(shù)實(shí)力和蓬勃發(fā)展的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)?！吧钲诳梢栽诂F(xiàn)代農(nóng)業(yè)上有所建樹,。”就像荷蘭一樣,，沒有太多的土地,，但卻依靠農(nóng)業(yè)科技成為世界農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。

　　黃三文認(rèn)為,，深圳可以借鑒荷蘭的做法和經(jīng)驗(yàn),，通過農(nóng)業(yè)科技實(shí)現(xiàn)突破。

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院與深圳市政府簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,，在深圳建立國(guó)際農(nóng)業(yè)食品科學(xué)中心,；基因組所在深圳啟動(dòng)國(guó)際食品谷建設(shè),，納入重大項(xiàng)目支持;深圳市菜籃子米袋子170多家龍頭企業(yè)整體加入食品谷；華中農(nóng)大,、華南農(nóng)大,、中山大學(xué)等與基因組所合作加入食品谷……一系列協(xié)同創(chuàng)新舉措讓深圳成為農(nóng)業(yè)食品科技強(qiáng)市的藍(lán)圖躍然紙上。

　　“農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科研不能停留在紙上,，發(fā)表論文不是終點(diǎn)而應(yīng)是起點(diǎn),。一定要把我們的研究與國(guó)家需求、地區(qū)發(fā)展及老百姓的需求結(jié)合起來(lái),?！秉S三文和他的團(tuán)隊(duì)一直努力著。

　　

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