基因之后農作物“外表”成研究新熱點
“歸根到底，農作物收獲的是表型，而不是基因型?，F(xiàn)在急需弄清楚作物表型與基因型、環(huán)境之間的關系?！?/p>
在日前舉行的國家重大科技基礎設施“作物表型組學研究”國際論證會上，中國工程院院士蓋鈞鎰等國內外23位專家共同建議，希望國家作為緊急事項批準建設作物表型組學研究設施。
表型，顧名思義是指作物基因型和環(huán)境決定的形狀、結構、大小、顏色等生物體的外在性狀。表型組學就是在基因組水平上系統(tǒng)研究生物或細胞在不同環(huán)境條件下所有表型的學科。
數(shù)十年來，特異基因資源的發(fā)現(xiàn)及利用成為農業(yè)育種的“武功秘籍”，但是，隨著多數(shù)代表性植物全基因組測序的結束，科研人員越來越認識到植物表型研究的重要性。
“在農作物育種研究中，通過基因型進行測序、選擇、定位等工作，其實是間接的，轉了個彎回來，最直接的還是表型?！鄙w鈞鎰說。
“比如說，同樣的作物、同樣的基因在不同的環(huán)境下，生長出來可能就不一樣?！蹦暇┺r業(yè)大學副校長丁艷鋒說。
專家們認為，基因組學正在加速基因的發(fā)現(xiàn)，但如何利用這些資源來建立基因功能和開發(fā)新基因型，如何將基因組數(shù)據用于作物改良，都需要通過表型組學，研究表型與基因、環(huán)境之間的關系。
在未來的國家競爭中，種質資源作為一種戰(zhàn)略性資源，爭奪將更趨激烈。而表型組學作為挖掘種質資源利用廣度和深度的有效手段，起跑的發(fā)令槍已經鳴響：歐洲、美國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家已先后建立作物表型組學研究機構，我國在這一領域還缺乏大型基礎設施和資源統(tǒng)籌的舉措。
“雖然我國創(chuàng)造了以不足7%的耕地面積養(yǎng)活了全球近1/5人口的奇跡，但是良種對我國作物增產的貢獻率僅占35%左右，與國際上優(yōu)良品種占50%左右的貢獻率存在較大差距?！倍∑G鋒說，這與我國基礎研究相對薄弱，對作物重要性狀形成機制解析不深入，全基因組選擇基因組編輯等育種新技術創(chuàng)新不足等有密切關系。
“過去，對作物表型性狀的獲取，大部分是在田間‘一把尺子一桿秤’地手工操作，粗放而且不精準?！鄙w鈞鎰說。隨著生物信息學、系統(tǒng)生物學和整合生物學等的興起和發(fā)展，使得大規(guī)模、高通量基因資源的挖掘與利用效率大幅度提高，這有助于加速了解作物性狀的控制機制、篩選優(yōu)良的作物種質、確定和利用關鍵控制基因并實現(xiàn)分子的精確、高效設計育種。
目前，我國保存的種質資源已達45萬份（約2300個物種），如何用好這些種質資源必須重視起來。因此，我國迫切需要加強農作物種質表型和基因研究設施建設，探索基因組學理論和各種基因組學技術方法，為種質資源表型鑒定及有效保護提供新手段。
目前，南京農業(yè)大學已經建立了一個跨學科的作物表型組學交叉研究中心，涵蓋了植物表型研究的所有相關領域。接下來，該校還將建設四個子設施，涉及田間和室內高通量作物精準表型鑒定，作物生長環(huán)境精準模擬控制，用于整合多級別組學（包括基因組學、蛋白組學、表型組學等）的大數(shù)據中心等。
記者了解到，“作物表型組學研究設施”已列入《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規(guī)劃》。專家認為，在表型組學研究領域，我國與世界先進國家?guī)缀跬剑椅覈旋嫶蟮霓r業(yè)體系和市場需求，如能加速建設重大基礎設施，必將促進相關的表型研究，中國將很快占據世界領先地位。
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