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黄三文:想田间地头的事儿 做“顶天立地”的人

2019-01-14 11:29:00

黄三文(左一)和团队成员一起品尝黄瓜。中国农业科学院供图

  黄瓜大家都吃过,但像黄三文这样吃黄瓜能吃出境界、吃出水平的人却凤毛麟角。

  1月8日,年近50岁的黄三文作为第一完成人的《黄瓜基因组和重要农艺性状基因研究》项目获得国家自然科学奖二等奖。这个天天想着“田间地头的事儿”的湖南农村娃,登上了国家科学技术奖的领奖台。

  过去10年间,中国农业科学院以黄三文为首席科学家的团队做了一件大事——破译黄瓜基因组,实现控制黄瓜苦味物质合成的分子设计,开创了从“基因组到新品种”的新道路,成功培育了无苦味的黄瓜新品种。他们在破译世界第一个蔬菜作物基因组的同时,还使我国蔬菜基因组科学实现了从跟跑到领跑的重大跨越。

  “要做好农业科学人,需有‘顶天立地’的三个技能。”黄三文说:“第一是能下地,要和你的研究对象,也就是农作物非常亲密;第二是要在实验室潜下心,能做好实验;第三是要能在计算机旁坐得住,分析好数据。”

  黄三文团队首次利用新一代基因组测序技术,破解黄瓜的基因组遗传密码,并且进一步全面揭示了黄瓜的遗传变异,系统阐明了黄瓜的起源和演化过程。

  “这不仅是个学科知识密集型工作,也是科研工作中的劳动密集型工作。”黄瓜有2.3万多个基因,黄三文介绍,早年间技术有限,很多人下了苦功夫才能破解黄瓜的基因组,“我们发表的第一篇相关论文有近100个作者”。此后,他们又在Nature、Science和Cell等国际顶尖期刊发表10多篇研究论文。

  他们用先进的科学技术,证实了有关黄瓜的“传说”。黄瓜原产于印度,是当地传统的草药。因为在苦味基因上的改变,变成了大众喜欢的可口蔬菜。黄瓜后来传播到不同地域,形成了三个主要类型:欧亚黄瓜、东亚黄瓜、西双版纳黄瓜。

  黄瓜历经千辛万苦来到中国。千百年来,为了首先解决产量的问题,人们渐渐忽视了品质,“黄瓜没有黄瓜味了”。因此,破译黄瓜基因组只是一个起点,黄三文他们真正要做的,是要读懂这本基因“天书”,在黄瓜基因中“掘金”。

  基因组研究推动了黄瓜基因的“掘金时代”。据介绍,国内外黄瓜育种家,共克隆和定位了50多个农艺性状基因,推动黄瓜育种进入分子设计时代。其中最有代表性的成果之一,就来自黄三文课题组。

  对于黄瓜来说,分子设计并非在实验室里就能够完成。黄三文团队为了找出控制黄瓜苦味的基因,改善黄瓜风味 ,包下一片黄瓜试验田,采用基因诱变的方法种植了6万多根黄瓜,用品尝的方法来筛选不苦的黄瓜,进而进行进一步研究。

  “我们20多个人,尝了6万多根黄瓜,每根黄瓜需要独立品尝3次。每个人抱着一大瓶矿泉水,尝一口黄瓜,喝一口水漱嘴,再接着尝。”黄三文说:“6万多根里只有2根不苦的。”

  他们对不苦的黄瓜进行研究,团队发现了控制黄瓜苦味物质合成的9个基因,并发现有两个“开关”基因分别在叶片和果实中控制苦味物质的合成。他们把果实控制苦味物质合成的“开关”关上,不让黄瓜变苦;把叶片控制苦味物质合成的“开关”打开,让叶片苦来抗虫。

  在此基础上,他们和湖南蔬菜研究所培育了“蔬研”系列新品种黄瓜,成功解决了华南黄瓜品种变苦而丧失商品价值的难题,在湖南、湖北、福建、广东有较大面积推广,创造了可观的经济价值。

  黄三文介绍,黄瓜基因组在蔬菜中是第一个被破译的,这个项目的成果带动了其他蔬菜,包括白菜、番茄和马铃薯等的基因组研究。

  他的团队成员张忠华,2006年博士毕业后就被“引诱”到了这个团队,先前跟着吃黄瓜,现在又开始吃番茄。他们现已锁定了控制番茄口感的50个基因,希望未来5年能够为老百姓培育出更美味的番茄。

  “我面试时,黄老师就说,未来我们在蔬菜基因组领域不仅能够和世界上的先进国家平起平坐,甚至能引领他们。”张忠华说:“这个目标确实实现了。”

  中国青年报·中青在线记者 张茜 实习生 周冯宁 来源:中国青年报

来源:中国青年报
编辑:姚怡梦

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