2019-12-06 09:12:53 李麗穎
記者從近日舉行的第五屆國際農(nóng)業(yè)基因組會(huì)議暨深圳國際食品谷研討會(huì)上獲悉，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究已邁入生物組學(xué)大數(shù)據(jù)時(shí)代，特別是基因組學(xué)及其衍生技術(shù)在生物育種中發(fā)揮著重要的引領(lǐng)作用。
基因組學(xué)是對(duì)生物體所有基因進(jìn)行集體表征、定量研究及不同基因組比較研究的一門交叉生物學(xué)學(xué)科?；蚪M學(xué)主要研究基因組的結(jié)構(gòu)、功能、進(jìn)化、定位和編輯等，以及它們對(duì)生物體的影響。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種子管理局巡視員周云龍指出，農(nóng)業(yè)基因組學(xué)技術(shù)，在種業(yè)領(lǐng)域，不僅能大幅提高傳統(tǒng)育種效率、設(shè)計(jì)“定制作物”，而且可為食品安全和生物安全服務(wù)，利用合成基因組學(xué)技術(shù)還可能顛覆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局。
中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)基因組研究所所長(zhǎng)黃三文研究員用一個(gè)形象的比喻來描述：“打個(gè)比方，育種好像在一個(gè)黑屋子摸索，傳統(tǒng)育種打著手電靠育種家的火眼金睛，而基因組學(xué)點(diǎn)亮了一盞燈，幫你看到房間全貌，這樣育種的效率大大提升了！”
利用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)等技術(shù)手段，可以探明農(nóng)產(chǎn)品貯藏、加工過程中色、香、味、形等品質(zhì)形成機(jī)理，加工過程對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)組分消化、吸收及代謝等作用機(jī)制，全面解析食用農(nóng)畜產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)組分及轉(zhuǎn)化規(guī)律，篩選主要農(nóng)作物與畜禽產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀調(diào)控及代謝關(guān)鍵基因，進(jìn)行靶向設(shè)計(jì)與定向?qū)?，?shí)現(xiàn)高品質(zhì)精準(zhǔn)功能育種。比如，我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了番茄的“種質(zhì)資源收集-基因組測(cè)序與分析-功能基因挖掘-分子設(shè)計(jì)育種-品種推廣”全產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新鏈條，培育出美味番茄新品種。
黃三文長(zhǎng)期從事番茄基因組研究，科研團(tuán)隊(duì)完成了360份番茄品系的變異組研究，闡明了人工選擇如何改變番茄基因組，為種質(zhì)資源的育種應(yīng)用提供了理論框架。又與國際團(tuán)隊(duì)合作，確定了33種影響消費(fèi)者喜好的主要風(fēng)味物質(zhì)，揭示了番茄風(fēng)味的物質(zhì)基礎(chǔ)和遺傳改良路徑，為培育美味番茄提供了切實(shí)可行的育種方案。在上述研究的基礎(chǔ)上，黃三文團(tuán)隊(duì)整理和收集了番茄育種不同歷史時(shí)期具有代表性的品種，通過生物信息學(xué)分析，利用骨干親本全基因分析開發(fā)了美味番茄的背景選擇芯片，用于在育種中保持現(xiàn)有主要親本的良好遺傳背景。之后，通過傳統(tǒng)育種與分子標(biāo)記相結(jié)合的方法，創(chuàng)制了第一批美味番茄的優(yōu)良品種“深愛1號(hào)”和“深愛2號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了美味番茄從基因組設(shè)計(jì)到合成育種的戰(zhàn)略構(gòu)想。
中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)基因組研究所農(nóng)藝師呂亞清告訴記者，“深愛1號(hào)”番茄含有34個(gè)美味番茄的優(yōu)異位點(diǎn)，在育種設(shè)計(jì)之初，便是為了找回兒時(shí)番茄的味道，如今面向消費(fèi)者，經(jīng)過一年的多次品嘗試驗(yàn)，組成特有的香氣和黃金甜酸比，共同形成了特有的原本屬于早期栽培番茄的味道，真正勾起舌尖對(duì)兒時(shí)味道的回憶。“深愛2號(hào)”番茄含有36個(gè)美味番茄的優(yōu)異位點(diǎn)，皮薄，糖度可達(dá)10以上。“不用等到番茄果實(shí)成熟，幼苗階段我們就可以進(jìn)行基因標(biāo)記風(fēng)味選擇，再進(jìn)行雜交育種，這大大縮短育種周期。”
如今農(nóng)業(yè)生物技術(shù)正在以前所未有的速度向前發(fā)展，特別是基因組學(xué)及其衍生技術(shù)正在影響全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國是世界上較早啟動(dòng)農(nóng)業(yè)基因組學(xué)研究的國家之一，在水稻、黃瓜、番茄等農(nóng)作物基因組學(xué)等領(lǐng)域研究水平已居世界前列，由我國科學(xué)家主導(dǎo)完成了70%左右的重要農(nóng)作物的基因組測(cè)序與分析工作，克隆了大量的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆等性狀基因。黃三文表示，隨著生物技術(shù)特別是基因組學(xué)發(fā)展，美味番茄的育種路徑將會(huì)越來越多復(fù)制到其他農(nóng)作物、畜禽品種，也會(huì)有更多的美味蔬菜瓜果畜禽肉蛋，通過精準(zhǔn)設(shè)計(jì)培育出來，讓傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品煥發(fā)出新活力。
中國科學(xué)院院士李家洋在會(huì)上指出，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，人類的食品營(yíng)養(yǎng)和健康，將愈發(fā)依賴生物組學(xué)大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步。會(huì)議建議，我國要把握現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和未來食品研究進(jìn)入生物組學(xué)大數(shù)據(jù)時(shí)代的重要戰(zhàn)略機(jī)遇，盡早布局，充分融合全基因組設(shè)計(jì)育種、個(gè)性化食品開發(fā)等技術(shù)，通過數(shù)據(jù)平臺(tái)和智能設(shè)計(jì)研發(fā)農(nóng)產(chǎn)品新品種和個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)食品。
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