這是一個“碩果累累”的團隊，不再苦澀的黃瓜、找回兒時風(fēng)味的番茄、利用種子種植的馬鈴薯……2017年以來，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所經(jīng)濟作物的全基因組設(shè)計育種創(chuàng)新團隊先后主持或承擔(dān)10余項國家、省市科研項目；發(fā)表SCI論文40余篇，其中團隊成員為通訊作者或共同通訊作者發(fā)表1篇《Cell》、1篇《Science》，4篇《Nature Genetics》，申請專利9項，獲得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新品種認定2項；團隊首席黃三文研究員先后獲得獲國家自然科學(xué)二等獎、何梁何利基金“科學(xué)與技術(shù)進步獎”和“周光召基金會科技獎”；團隊研究成果先后入選2017年、2019年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)重大進展。
累累碩果背后，是默默耕耘的汗水與付出。民以食為天，如何培育優(yōu)良蔬菜品種是中國當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究所面臨的重大課題，長期以來中國蔬菜育種領(lǐng)域在遺傳基礎(chǔ)、品質(zhì)性狀調(diào)控機制研究方面還存在著巨大的空白，亟待破題。該團隊牢牢抓住基因組學(xué)這一顛覆性創(chuàng)新技術(shù)，借助大數(shù)據(jù)這一有力武器，啟動基因組學(xué)研究，不僅填補了中國在蔬菜育種領(lǐng)域的空白，促進民族種業(yè)跨越性發(fā)展，提高核心競爭力，更已成為了國際蔬菜基因組研究領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。
親嘗苦葉終獲“甜”瓜 走出產(chǎn)研結(jié)合“康莊大道”
“基因組好比是一張地質(zhì)勘探圖。對農(nóng)業(yè)育種而言，基因組學(xué)技術(shù)能夠幫助我們清晰了解基因在進化過程中如何進行選擇、遺棄、變異，以及人類歷史上在品種培育過程中所做的努力。”該團隊始終堅守深耕基因組研究這一根本，并以此達到培育擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，以研促產(chǎn)，產(chǎn)學(xué)結(jié)合。
該團隊先后主導(dǎo)和參與了黃瓜、番茄、馬鈴薯等重要蔬菜作物的基因組、變異組和代謝組學(xué)研究，通過刻苦鉆研獲得豐富的多組學(xué)數(shù)據(jù)，先后揭示了蔬菜馴化的遺傳基礎(chǔ)和調(diào)控蔬菜品質(zhì)的分子機制，更為蔬菜分子設(shè)計育種提供了理論框架，快速推動了傳統(tǒng)生物學(xué)研究的進展。
為了打通從基因組到新品種的“玻璃門”，團隊以黃瓜為研究對象，著力解決如何兼顧黃瓜育種中的抗性與品質(zhì)這一難題。
“你愿意去吃苦瓜，但你絕不愿意去吃苦的黃瓜。”5年來，團隊成員親嘗了18萬口苦的黃瓜葉，終于發(fā)現(xiàn)并解釋了調(diào)控黃瓜苦味物質(zhì)合成代謝路徑的9個基因，同時發(fā)現(xiàn)直接控制這9個基因的兩個“主開關(guān)”基因，繼而開發(fā)出了高效的不苦基因分子標(biāo)記。
科研成果并不是發(fā)表論文后就束之高閣，而是第一時間投入到黃瓜基因組設(shè)計育種中去，團隊先后培育出“蔬研2號”“蔬研5號”“蔬研12”和“蔬研白綠”等優(yōu)質(zhì)黃瓜系列品種。目前，這些優(yōu)質(zhì)黃瓜系列品種已在湖南、湖北、江西、浙江、福建、廣東等地得到大面積推廣種植，累計逾100萬畝，創(chuàng)造出經(jīng)濟效益80多億元，走出了一條從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)開發(fā)的“康莊大道”。
創(chuàng)新邀請消費者參與育種 揭開番茄風(fēng)味面紗
隨著社會經(jīng)濟水平和人民生活水平的不斷提升，老百姓不再滿足于“吃飽”，而是要“吃好”“吃得健康”“吃得放心”“吃得新鮮”……該團隊立足于不斷滿足人民對美好生活的向往，創(chuàng)新研究思路，為中國百姓的“風(fēng)味”餐桌持續(xù)努力。
番茄是世界第一大蔬菜作物，也是深受中國百姓喜愛的蔬菜品種，經(jīng)常能夠聽到有人抱怨“現(xiàn)在的番茄越來越?jīng)]有味兒了”。到底人們喜愛的番茄是什么味呢？該團隊另辟蹊徑，創(chuàng)造性地提出“讓消費者參與育種”，邀請了170條“挑剔的舌頭”組建“品嘗小組”，對100多種番茄進行了多次嚴(yán)格的品嘗實驗，再利用數(shù)據(jù)模型分析，最終確定了33種影響消費者喜好的主要風(fēng)味物質(zhì)，首次闡明了番茄風(fēng)味的遺傳基礎(chǔ)。
至此，番茄風(fēng)味大不如前的秘密被揭開，原來早期番茄育種一直以高產(chǎn)、高抗、耐儲運等性狀為主要目標(biāo)，忽視了風(fēng)味品質(zhì)的改良，導(dǎo)致大多數(shù)商業(yè)品種風(fēng)味品質(zhì)嚴(yán)重缺失。
緊接著，該團隊構(gòu)建了番茄果實品質(zhì)研究的多組學(xué)平臺，揭示了在馴化和育種過程中番茄果實中營養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)發(fā)生的變化，為全基因組設(shè)計育種提供了路線圖。
最終，番茄風(fēng)味和代謝研究成果分別發(fā)表在世界頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》和《細胞》上。同一時間，該團隊培育的美味番茄品種之一“深愛1號”已完成第一個生長周期的DUS測試，并面向新疆喀什和廣西巴馬等地區(qū)推廣，利用“美味番茄”進行產(chǎn)業(yè)扶貧。
“優(yōu)薯計劃”顛覆育種繁殖 引領(lǐng)馬鈴薯“綠色革命”
科研既要“頂天”，有引領(lǐng)世界的魄力與實力，也要“立地”，能夠盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，服務(wù)中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，服務(wù)億萬中國百姓。該團隊上下一心，致力做出讓中國百姓看得見、摸得著、用得上的科研成果。
馬鈴薯是重要糧菜兼用作物，全球約有13億人以馬鈴薯為主食，因此馬鈴薯在保障全球糧食安全方面起到了關(guān)鍵性作用。
馬鈴薯受制于四倍體遺傳的復(fù)雜性，遺傳改良周期長，品種更新慢，而且薯塊無性繁殖方式存在諸多缺陷，生產(chǎn)成本高。針對馬鈴薯產(chǎn)業(yè)所面臨的問題，該團隊提出了“優(yōu)薯計劃”，用二倍體替代四倍體，將育種周期從10至15年縮短為3至5年，大幅度提高育種效率；用儲運方便且不易攜帶病蟲害的雜交種子替代塊莖繁殖，把繁殖系數(shù)提高1000倍，為我國每年節(jié)省1000萬畝種薯繁育用地，并解決1000萬噸種薯儲運的難題。
“優(yōu)薯計劃”實施的根本目標(biāo)是實現(xiàn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的“綠色革命”，克服幾千年來馬鈴薯依靠塊莖繁殖的諸多不利因素，對馬鈴薯的育種和繁殖方式進行顛覆性創(chuàng)新，全面釋放其遺傳潛力。目前，該團隊已解決了馬鈴薯自交不親和的難題,淘汰了自交衰退基因，培育了高度純合自交系，并育成了第一個馬鈴薯二倍體F1品系，實現(xiàn)了“優(yōu)薯計劃”從0到1的突破，為馬鈴薯“綠色革命”鋪平了道路。該團隊堅信，不遠的未來，“優(yōu)薯計劃”所取得的研究成果必將惠及全球。
3年來，團隊始終牢記使命，勇于擔(dān)當(dāng)，取得了一大批具有國際先進水平的重大科技成果，培養(yǎng)出一批農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)軍人才，深入對口幫扶市縣指導(dǎo)，為我國“三農(nóng)”事業(yè)發(fā)展作出重要貢獻。未來，他們將繼續(xù)立足農(nóng)業(yè)研究主戰(zhàn)場，加快創(chuàng)新步伐，努力搶占世界農(nóng)業(yè)科技競爭制高點，牢牢掌握我國農(nóng)業(yè)科技發(fā)展主動權(quán)，為實現(xiàn)“三個面向”“兩個一流”貢獻力量，為我國由農(nóng)業(yè)大國走向農(nóng)業(yè)強國提供堅實科技支撐。
