一粒种子可能改变一个区域经济

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《环球时报》2021年5月22日第4版

“新西兰奇异果的出口量对整个国家的外汇储备起到决定性作用。而这种猕猴桃资源最早源自100年多前从中国带过去的野生猕猴桃,之后被新西兰培育成兼具口感和产量的经济作物。这个案例说明,一个物种可能改变一个产业,一粒种子可能改变一个区域经济。”深圳华大生命科学研究院数字化地球研究所所长刘欢向《环球时报》记者介绍道,野生猕猴桃有红心的、有产量大的,也有抗病能力强的品种。如果只有一种资源和性状,其发展繁育就会遇到瓶颈,只有在多样性基因资源的基础上进行育种,才能使物种不断发展壮大。

 
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刘欢表示,深圳华大生命科学研究院(简称“华大研究院”)近年参与了一个国际大科学计划“地球生物基因组计划”,力求聚集全世界各领域的科学家,在未来30年内完成地球上150万种生物的基因组测序,对整个地球生命系统进行全面解读,对保护和利用生物多样性具有重要意义。

 

华大研究院主要在万种鸟类基因组计划、万种植物基因组计划、万种鱼类基因组计划等三个研究方向做核心贡献。

 

刘欢举例称,该团队最近与国外合作开展的对生菜的全球起源驯化及遗传多样性研究发现,野生生菜起源于两河流域、高加索地区,然后被人类栽培驯化,让优势基因聚合在一起,再传播到全球。

 

“野生生菜种子成熟自然脱落,口感比较苦,经过驯化就会产生舒适口感和产量的提升。我们还发现有的生菜相应的抗病基因。根据这些基因资源进行定向培育,也许几年内就可以培育出很多新的生菜品系来满足现代生活所需。”

 
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华大生菜种植实验基地

 

刘欢告诉记者,定向培育与转基因有本质区别。“转基因是把一个外来基因跟某个物种相结合。而定向培育,是指同一物种内不同品种或具有不同性状的个体自然杂交。比如,这个品种的花青素含量高,那个品种产量高,我们就把两个品种进行自然杂交,使其兼具花青素含量高和产量高的性状,跟转基因没有任何关系。”

 

不过,早期的定向培育属于传统杂交,如果让两个猕猴桃杂交,要3年才挂果,也就是3年后才能了解果实的性状。但近年来随着基因组学的发展,杂交之后能马上对二代进行精准筛选,将想要的性状留下来,无需等待3年。基因辅助育种技术在奶牛等家畜领域应用相对比较成熟。

 

基因组科学对于保障粮食安全同样重要。

 

刘欢表示,几年前,由华大研究院、美国加州大学戴维斯分校、世界农用林业中心等机构牵头启动了对非洲100种孤生作物进行基因组测序解读的项目。

 

这些作物具有粮食开发的潜在重要价值,但目前只在非洲地区种植,项目组希望通过基因组解读和育种技术的结合,将其驯化并推广到全球种植。

 

大豆进口一直是困扰我国农业的一个重要问题。希望可以通过基因科学辅助手段,未来培育出含油量和蛋白含量接近大豆的玉米品种。不仅玉米的亩产量能达到大豆的1倍多,玉米秸秆还可以做饲料,相当于1份玉米可以顶替3份大豆的价值,可在一定程度上缓解我国大豆进口依赖问题。

 
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基因技术还可应用于防范外来物种侵袭。

 

啃食玉米尖的草地贪夜蛾原产于美洲,繁殖量非常大,且有很强的迁飞能力。2016年前只在美洲生活,2017年迁飞到撒哈拉以南地区,2019年初进入中国,对我国粮食安全造成非常大的威胁。

 

据刘欢介绍,2019年5月,华大研究院联合云南农业大学等多个单位第一时间组织专家对防控草地贪夜蛾问题进行研究攻关,仅用25天就完成了对这一物种的基因组测序、组装和研究分析,并在随后的进一步研究中发现了它的耐药基因。

 

目前,相关部门已针对相关基因性状采取了防范措施,草地贪夜蛾已得到有效控制。

 
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中国政府网截图

 

“由于人类活动、气候变化等多方面原因,近年来,生物灭绝的速度并没有减缓。因此在物种消失之前把它们的遗传信息保留下来并开展相关研究非常重要。”深圳国家基因库主任王韧表示。

 

基因是万物生存发展之源,只有先将基因资源存储起来,才可能保证物种永远繁衍生息。

 

目前,深圳国家基因库已建成千万级样本存储能力、691万亿次/秒计算能力、Pb级数据产出能力以及百万碱基/年基因组合成支撑能力。

 

从“地球生物基因组计划”对整个地球生命系统进行全面解读,到物种的定向培育,再到对珍稀物种的存储,保护生物多样性,华大一直在行动。

 

本文转载自公众号:华大BGI

本文部分转载自:《环球时报》

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