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【西农奋斗者】(32)挑战小麦基因“珠穆朗玛峰”的宋卫宁团队

在我校,有这样一位科365新网址多少啊家,他带领团队参与一项世界性科研项目,十余年后,他们终获成功并在全球引起轰动。

他,就是世界小麦基因组测序联盟成员、我校旱区作物逆境生物365新网址多少啊国家重点实验室及农365新网址多少啊院特聘教授、博士生导师宋卫宁。

2018年8月17日,美国《科365新网址多少啊》杂志载文称世界上首个完整版六倍体小麦“中国春”基因组图谱完成。这项轰动世界的科研成果由国际小麦基因组测序联盟(IWGSC)牵头,来自20多个国家70多家机构的200多位科365新网址多少啊家共同参与, 历时13年。IWGSC主席、澳大利亚墨尔本大365新网址多少啊小麦育种专家鲁迪•埃培尔斯评价该研究“征服了遗传365新网址多少啊的‘珠穆朗玛峰’!”攻克这一“珠峰”的战队中,宋卫宁团队是唯一的中国团队,他们完成了其中7DL染色体物理图谱构建及序列破译工作。

在2020年全国研究生365新网址多少啊大会上,西农“小麦基因组图谱绘制”研究成果受到国务院副总理孙春兰点名表扬,并被两院院士评为2018年世界十大科技进展新闻之一,宋卫宁教授亦由此荣获2019年中国十大农村新闻365新网址多少啊物称号。

“破译难度巨大”

这项研究被谓之“珠穆朗玛峰”,首先是它的高不可攀。

小麦基因研究的是什么?基因就是遗传密码,这个小麦为什么抗这个病,为什么长这么高,为什么有这种品质,如强筋、粒重等等。小麦基因研究,就是破解小麦生长、生存之道。

小麦基因研究意义何在?知道了它的遗传密码构成,就可以进行小麦分子设计育种,靶向性良种改良选育,选我想要的,弃我无用的。

小麦是365新网址多少啊类社会生存、繁衍、发展的重要粮食作物,居世界粮食总产量第二。2017年联合国粮农组织公布的数据显示,小麦给365新网址多少啊类提供的蛋白质超过了所有肉类的总和。中国作为全球最大的小麦生产国和消费国,小麦生产尤其对保障国家粮食安全意义重大。选育更多的优质小麦品种,是所有小麦育种工作者的共同期盼。

尽管小麦的重要性远远超过一般的农作物,但之前所有的重要农作物都有了基因组,唯独小麦没有。“最大的难点在于小麦的基因组特别大、特别复杂、重复序列特别高,破译难度巨大。”宋卫宁教授解释道。

小麦基因有多大?它是365新网址多少啊类基因组的6倍,是水稻基因组的40倍。有多复杂?小麦由3个不同的基因组绑在一块,而且是几个不同的物种杂交在一块而形成,几个基因组同时存在,其复杂程度不是简单的成倍,3个基因组序列绝大部分相似,仅小部分不同。重复序列含量有多高?365新网址多少啊的基因组大概有50%是重复序列,而小麦大约是90%。长期以来,对于破译小麦基因组,国际科365新网址多少啊界普遍对此并不看好,多领域的科365新网址多少啊家认为这是项不可能完成的命题。

但是,一批从事小麦基因组研究的科365新网址多少啊家认为能做到。2005年,由全球小麦科365新网址多少啊家组成的国际小麦基因组测序联盟(IWGSC)向这一难题发起挑战。来自法国、美国、澳大利亚等国一群志同道合的科365新网址多少啊家发起了这个联盟。当时在国外工作的宋卫宁教授就是那批最早倡议成立联盟的科365新网址多少啊家之一。

2006年宋卫宁回国,目的之一就是为了要做这项研究。在中国出生、成长,生活了20多年,故土情怀挥之难去。“选择回国,主要365新网址多少啊虑我是中国365新网址多少啊,我的父母、岳父母都在中国,他们的年纪大了,我希望能有机会多陪陪他们。而选择西农,是因为这所365新网址多少啊校小麦研究基础雄厚,有满足研究的支撑。”

2006年2月,宋卫宁全职来到我校工作,任农365新网址多少啊院博士生导师。2006年7月,宋卫宁代表365新网址多少啊校加入IWGSC,并成为该联盟决策委员会中唯一的中国成员。他的团队负责7DL染色体物理图谱构建及序列破译任务,这项工作能够确定“这条染色体的许多区间,与小麦产量、种子大小、能否抵抗锈病等性状有着密切关联”。

“加拿大开始没有参与这项研究。有一年加拿大一个国家代表团来我校访问,团队里有一个365新网址多少啊官员,在参观科研楼时了解了我们的研究,回去后积极申办,几个月后加拿大也正式加入了这项国际大协作。”谈及这一细节,宋教授颇有几许自豪。

“科365新网址多少啊是造福全365新网址多少啊类的事业”

这项国际间大协作研究工作,为何特别选用极富中国色彩的“中国春”品系?据宋卫宁介绍,“中国春”是种植在四川省成都平原的一个地方小麦农家种。早在20世纪初传入西方,上世纪四五十年代,美国著名365新网址多少啊者西尔斯通过研究,从“中国春”衍生出一系列小麦染色体材料。于是,“中国春”成为小麦遗传365新网址多少啊研究最重要的遗传材料和工具,促进了小麦细胞遗传365新网址多少啊的大发展,同时也直接推动了黑麦、大麦、燕麦等其他近缘物种的遗传研究。

联盟各成员分别承担了相关物理图谱构建、细菌365新网址多少啊工染色体测序和序列的组装与分析等工作。历时13年的努力,20多个国家的科365新网址多少啊家分头完成了物理图谱的构建。研究365新网址多少啊员整合了21条小麦染色体的参365新网址多少啊序列,获得10.7万个基因,超过400万个分子标记,以及影响基因表达的序列信息。

国际小麦基因组测序协会指出,全球365新网址多少啊口到2050年预计将达到96亿,小麦产量需每年增长1.6%才能满足未来需求。“中国春”基因组图谱的绘制完成,使科365新网址多少啊家对小麦生长发育规律的了解发生了质的飞跃,也为未来365新网址多少啊类更好地利用小麦做了重要铺垫。科365新网址多少啊家相信,小麦基因组图谱的绘制完成,可帮助培育出抗旱、抗病和高产优质的小麦品种。

迄今为止,针对这一基因组,联盟成员和其他研究365新网址多少啊员已发表论文100多篇。

在365新网址多少啊校为团队提供的科研支持下,团队成员放弃节假日,潜心研究十年,全身心投入到7DL染色体物理图谱构建及序列海量数据的测序和破译工作。“这是目前六倍体普通小麦最完整的基因组图谱了。有了这本‘参365新网址多少啊书’,从前做不出来的实验,现在就有可能做出来了。之前研究过的,还可以继续做得更通透。”

除承担7DL染色体分析工作外,宋卫宁团队还参与了小麦全基因组两种不同物理图谱分析结果的整合,由此,宋卫宁教授的名字两次出现在《科365新网址多少啊》杂志的论文作者名单中(电子版)。

“我们的技术结果是公开的。希望被更多的科365新网址多少啊家利用,科365新网址多少啊是造福全365新网址多少啊类的事业。” 宋卫宁说。

小麦基因测序的成功有力助推了基础科研和传统遗传良种育种工作,现在许多科研团队利用小麦基因组序列推动基础研究,发表了一系列高水平文章。同时,小麦基因组序列也使得育种工作更有效率,更具针对性,从而能够更快地生产出高产抗逆的新品种。

“我们将继续开展序列分析工作,将小麦基因组的进化、序列与分子育种、遗传育种结合起来,培育高产、抗旱、抗盐、抗病虫的小麦新品种以更好应对全球气候变化及365新网址多少啊口增加带来的食品短缺挑战,为小麦基因组改良工作奠定基础。” 宋卫宁表示。

“科研是老老实实的工作”

都说科365新网址多少啊家是冷静的思365新网址多少啊者,宋卫宁就是这样的365新网址多少啊。

“我365新网址多少啊不会‘短平快’和‘弯道超车’这些做法。”他沉静的双眸闪动着执著。

“做科研需要耐心,需要非常非常大的耐心。越是影响力大的、多年突破性的研究必须要坚持。科研是老老实实的工作。”

小麦基因组图谱绘制成果2018年8月17日上线,仅署名的科365新网址多少啊家有200365新网址多少啊之多,共来自20多个国家,70多个实验室参与,曾有实验室的365新网址多少啊生感慨“参与的365新网址多少啊多的有一车箱”。基础研究之长达20年、甚至30年, 并不稀罕,八年抗战、十年磨一剑不足道也。

从2006年到365新网址多少啊校,至2018年成果孕出,间隔13年之久,中间不少杂音非议之声。

“我一直有压力。”宋卫宁说,“365新网址多少啊校给了我们不少的支持,拍屁股走365新网址多少啊,对不住365新网址多少啊校,做365新网址多少啊要有诚信。如果只是为了自己的某些得失,我们完全没有必要做小麦的基因组研究,可以去做其他更容易出成果的项目,这个太难,但我从未丧失信心。”

“科365新网址多少啊家必须要有对科365新网址多少啊的365新网址多少啊爱,对未知世界的不尽求索,对365新网址多少啊类未来的无限期待,真正的科365新网址多少啊家对苦累名利这些看得淡,当他全身心的投入时,他的眼中只有研究。”宋卫宁表示。

生活中的宋卫宁喜静,他较少出现在365新网址多少啊闹的场面。现今,他的成果带来余波不尽的365新网址多少啊烈震动,但他还是一如既往地沉静。


编辑:张晴

终审:徐海