徒步原始雨林,深入人跡罕至高原,忍受高海拔缺氧……在福州有這么一群科學(xué)家,歷時近5年,在全國各地采集野生茶樹樣本,并自主開發(fā)兩套“算法”,最終破解福建名茶鐵觀音的基因組,解析了茶樹演化和人工馴化史。前幾日,國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然遺傳》向世界公布了他們的重大突破。
他們就是福建農(nóng)林大學(xué)尤民生教授的科研團隊,大多由“85后”科學(xué)家組成。他們的研究“追溯了鐵觀音遙遠(yuǎn)的過去,預(yù)測了不久的將來”,為產(chǎn)出品質(zhì)更好的鐵觀音,打開一扇大門。
歷時近5年破難題
7月15日倫敦時間下午4點,《自然遺傳》準(zhǔn)時在線上發(fā)布福建農(nóng)林大學(xué)等國內(nèi)外多所高校、機構(gòu)的科學(xué)家共同的科研成果——成功破解鐵觀音基因組。
《自然遺傳》是全球頂級權(quán)威期刊之一,其影響因子高達(dá)38分(“影響因子”是國際上衡量研究論文影響力的指標(biāo),一般10分以上就是頂級期刊)。
據(jù)了解,該科研項目由尤民生教授和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院(深圳)農(nóng)業(yè)基因組研究所張興坦研究員主持,聯(lián)合國內(nèi)外多所高校、機構(gòu)的科學(xué)家共同合作。論文共同第一作者除張興坦外,還有福建農(nóng)林大學(xué)碩士研究生陳帥、福建省農(nóng)科院水稻所施龍清博士、中國農(nóng)科院煙草研究所龔達(dá)平研究員。
“我們是在2017年確定的課題,歷時近5年。”尤民生教授介紹。他是全球最早破譯小菜蛾基因組,榮獲過9項國家和省部級科技成果獎的科學(xué)家,目前任閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點實驗室主任,數(shù)十年來一直在福建農(nóng)林大學(xué)任教。
之所以選擇鐵觀音作為研究對象,尤教授說,茶樹是重要經(jīng)濟作物,它起源于中國并在世界產(chǎn)生重要影響。近年來,隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展,多個茶樹全基因組物理圖譜被破譯,但仍缺乏對烏龍茶之首鐵觀音基因組的研究。作為福建人,他希望通過科研技術(shù)助力家鄉(xiāng)名茶鐵觀音“重振雄風(fēng)”。
一場科學(xué)的“算命”
“在破解鐵觀音基因組的基礎(chǔ)上,我們解析了該物種的演化和人工馴化史,這可以為縮短茶樹的育種周期、提高育種效率、降低育種成本提供科學(xué)依據(jù)。對于茶農(nóng)而言,意味著可以提高茶樹產(chǎn)量、茶葉品質(zhì)。對于市民而言,則意味著能喝到更安全、品質(zhì)更好的鐵觀音。”尤教授生動解釋,基因組好比學(xué)英文的人需要一本英文詞典,當(dāng)遇到不認(rèn)識的單詞時,可以隨時查閱。
34歲的張興坦是植物學(xué)博士。2015年,他進入福建農(nóng)林大學(xué)從事科研與教學(xué)工作,從2017年課題開啟,他便一頭扎進研究工作中。他告訴記者,破解基因組其實就是給鐵觀音進行一場科學(xué)的“算命”,“追溯了鐵觀音遙遠(yuǎn)的過去,預(yù)測了不久的將來”,具有重要意義。
有著300多年栽培歷史的鐵觀音,在長期無性繁殖下,積累大量“有害突變”,會導(dǎo)致品種退化,容易有病蟲害等。而破解基因組,有利于通過雜交育種或現(xiàn)代分子育種技術(shù),消除這些“有害突變”,維持鐵觀音優(yōu)良品質(zhì)。此外,如何選擇“害蟲不愛吃”“不容易生病”的鐵觀音良種,基因組也起到重要作用,這樣有利于解決茶葉農(nóng)殘、重金屬超標(biāo)的問題。
自主開發(fā)兩套“算法”
破解鐵觀音基因組,絕非易事。尤教授說,這個過程就像是在黑暗中不斷摸索,窮盡智慧,尋找一個未知的結(jié)果。
近5年來,科學(xué)家們?yōu)榱耸占銐蛉娴臉悠?,去過浙江、云南、江西、貴州、湖南……而比起在茶園里采樣,野生鐵觀音的采樣過程艱難得多。
野生茶樹零散分布,大都在人跡罕至的深山老林里。張興坦、施龍清等人曾自駕到西藏墨脫尋找野生茶樹,隊里一名研究生在野外采樣時感染恙蟲病。去年夏天,為了補充樣品,他們深入云南原始雨林尋找野生茶樹。“雨林里不僅容易迷路,而且到處是毒蟲。”施龍清回憶,就是在這樣的環(huán)境下,他們?nèi)〉昧艘吧铇涞臉颖?,沒有人中途放棄。
在實驗室里,同樣困難重重。
張興坦介紹,茶樹是一種高度自交不親和的植物,它的基因組十分龐大,而且高度雜合,組裝難度極高。為此,他們自主開發(fā)了兩套“算法”,在數(shù)不清的失敗和一次次重來中,成功拼接了兩套鐵觀音基因組。
目前,這支團隊在尤教授的帶領(lǐng)下,謀劃了新的科研藍(lán)圖,計劃建立一個分子育種平臺、一支育種隊伍,通過“智能育種”把基因組的成果落到實處,助力茶企,造福茶農(nóng),為百姓帶來更高品質(zhì)的茶葉。
福州晚報記者 陳丹/文 受訪者供圖
責(zé)任編輯:趙睿
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