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“基因開關(guān)”讓小黃瓜創(chuàng)造80億經(jīng)濟(jì)價值,!

2019-01-09 12:00:00來源:

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  記者從2018年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上獲悉,,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所黃三文研究員牽頭完成的“黃瓜基因組和重要農(nóng)藝性狀基因研究”獲國家自然科學(xué)二等獎,。

  園藝產(chǎn)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè),,總產(chǎn)值超過9000億元,,吸納了約1.5億農(nóng)村勞動力,。老百姓抱怨“黃瓜沒有黃瓜味啦,!”“西紅柿的味道越來越淡了”。如何培育品質(zhì)優(yōu)良且高產(chǎn)的蔬菜品種是老百姓關(guān)心的大事,,也是我國蔬菜科研工作者努力的方向,,但由于基礎(chǔ)研究較為薄弱導(dǎo)致蔬菜優(yōu)良品種培育進(jìn)程緩慢。為了加強(qiáng)園藝基礎(chǔ)研究,,推動園藝產(chǎn)業(yè)從數(shù)量擴(kuò)張型到質(zhì)量提高型的轉(zhuǎn)變,,2007年初中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所毅然決定自籌1200萬元,發(fā)起國際黃瓜基因組計劃,,由黃三文率領(lǐng)研究團(tuán)隊攻堅克難,,緊跟國際前沿,抓住第二代低成本測序技術(shù)出現(xiàn)的契機(jī),,謎底終于揭開,。

  為加快蔬菜遺傳育種研究進(jìn)程,蔬菜花卉所研究人員抓住新一代基因組測序技術(shù)出現(xiàn)的契機(jī),破解了第一個蔬菜作物-黃瓜的基因組遺傳密碼,,以此為基礎(chǔ),研究了世界上主要黃瓜資源的全基因組遺傳變異,,證實了黃瓜原產(chǎn)于印度,,經(jīng)過人類馴化選擇成為人們喜歡的蔬菜,后來傳播到不同地域,,形成了三個主要類型:歐亞黃瓜,、東亞黃瓜、西雙版納黃瓜,,發(fā)現(xiàn)東亞黃瓜與印度黃瓜的分離時間是2000多年,,與張騫出使西域給中國帶來這個大眾蔬菜的史實相吻合。以上成果為發(fā)現(xiàn)黃瓜重要農(nóng)藝性狀控制基因提供了重要的資源和信息,,也為黃瓜種質(zhì)資源的育種利用提供了理論框架,,以此為基礎(chǔ)我國科研人員已克隆和定位了50多個黃瓜農(nóng)藝性狀基因,推動黃瓜育種進(jìn)入分子設(shè)計時代,。

  針對黃瓜單產(chǎn)較低和華南類型黃瓜偶有苦味的生產(chǎn)問題,,研究人員發(fā)現(xiàn)了控制果實數(shù)目和苦味形成的關(guān)鍵基因。黃瓜只有雌花才能發(fā)育成商品瓜,,發(fā)現(xiàn)M基因能夠控制雌花的形成,,M基因是黃瓜首個得到功能確證的重要農(nóng)藝性狀基因,結(jié)合該基因作用途徑開發(fā)了提高雌花率的基因標(biāo)記,,用于輔助選育高產(chǎn)黃瓜,。黃瓜中合成葫蘆素C導(dǎo)致果實變苦,研究人員發(fā)現(xiàn)了控制黃瓜苦味物質(zhì)合成的9個基因,,并發(fā)現(xiàn)有兩個“開關(guān)”基因分別在葉片和果實中控制苦味物質(zhì)的合成,,把果實“開關(guān)”關(guān)上,不讓黃瓜變苦,,把葉片“開關(guān)”打開,,讓葉片苦來抗蟲??辔段镔|(zhì)精確調(diào)控是植物中首次揭示代謝產(chǎn)物的精確調(diào)控機(jī)制,。

  在探尋黃瓜苦味“開關(guān)”的過程中,為了判斷黃瓜的葉片苦不苦,?在還沒有這么多儀器能直接作出大規(guī)模分析的情況下,,黃三文團(tuán)隊采用了最簡單、最便捷的方式,,就是靠人去嘗,。團(tuán)隊二十幾人,2012年整個暑假都在悶熱的大棚里進(jìn)行“化學(xué)分析”,使用的就是“最原始的儀器”——舌頭,。為了防止出現(xiàn)“誤讀”,,每個“儀器”都要配備一大瓶水,每“化驗”完一片要立即漱口,,“要不嘗不出下一棵是苦還是不苦”,。3人一組同時品嘗,結(jié)果一致才能最終判定,。18萬口苦葉子嘗下來,,終于找到了兩株不苦的,葉子幾乎被撲上來的研究者們“搶食一空”,,種子則被非常金貴地保存了起來,。依靠這兩棵“吃苦”得來的研究材料,黃三文團(tuán)隊找到了控制黃瓜葉片苦味的開關(guān),,對照其結(jié)構(gòu)和功能在果實中尋找,,又“順藤摸瓜”地找到了控制黃瓜果實苦味的開關(guān)。

  據(jù)悉,,黃瓜是蔬菜中第一完成基因組研究的作物,,這個項目的成果帶動了其它蔬菜(包括白菜和番茄等)的基因組研究,我國科學(xué)家在Nature,、Science和Cell等國際頂尖期刊發(fā)表10多篇研究論文,,推動我國蔬菜基因組學(xué)科進(jìn)入國際領(lǐng)先行列。同時,,基因組研究推動了黃瓜基因的“掘金時代”,,國內(nèi)外黃瓜育種家基于上述發(fā)現(xiàn),培育了“蔬研”系列新品種,,成功解決了華南黃瓜品種變苦而喪失商品價值的生產(chǎn)難題,,累計推廣約100萬畝,創(chuàng)造約80億元的經(jīng)濟(jì)價值,,取得了顯著的社會效益,。

  (來源:經(jīng)濟(jì)日報 )

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