研究指出基因組學引領生物育種變革

　　記者從近日舉行的第五屆國際農業基因組會議暨深圳國際食品谷研討會上獲悉，現代農業研究已邁入生物組學大數據時代，特別是基因組學及其衍生技術在生物育種中發揮著重要的引領作用。

　　基因組學是對生物體所有基因進行集體表征、定量研究及不同基因組比較研究的一門交叉生物學學科。基因組學主要研究基因組的結構、功能、進化、定位和編輯等，以及它們對生物體的影響。農業農村部種子管理局巡視員周云龍指出，農業基因組學技術，在種業領域，不僅能大幅提高傳統育種效率、設計“定制作物”，而且可為食品安全和生物安全服務，利用合成基因組學技術還可能顛覆農業生產格局。

　　中國農科院農業基因組研究所所長黃三文研究員用一個形象的比喻來描述：“打個比方，育種好像在一個黑屋子摸索，傳統育種打著手電靠育種家的火眼金睛，而基因組學點亮了一盞燈，幫你看到房間全貌，這樣育種的效率大大提升了！”

　　利用基因組學、蛋白組學、代謝組學等技術手段，可以探明農產品貯藏、加工過程中色、香、味、形等品質形成機理，加工過程對食品營養組分消化、吸收及代謝等作用機制，全面解析食用農畜產品的營養組分及轉化規律，篩選主要農作物與畜禽產品的營養品質性狀調控及代謝關鍵基因，進行靶向設計與定向導入，實現高品質精準功能育種。比如，我國已經實現了番茄的“種質資源收集-基因組測序與分析-功能基因挖掘-分子設計育種-品種推廣”全產業的創新鏈條，培育出美味番茄新品種。

　　黃三文長期從事番茄基因組研究，科研團隊完成了360份番茄品系的變異組研究，闡明了人工選擇如何改變番茄基因組，為種質資源的育種應用提供了理論框架。又與國際團隊合作，確定了33種影響消費者喜好的主要風味物質，揭示了番茄風味的物質基礎和遺傳改良路徑，為培育美味番茄提供了切實可行的育種方案。在上述研究的基礎上，黃三文團隊整理和收集了番茄育種不同歷史時期具有代表性的品種，通過生物信息學分析，利用骨干親本全基因分析開發了美味番茄的背景選擇芯片，用于在育種中保持現有主要親本的良好遺傳背景。之后，通過傳統育種與分子標記相結合的方法，創制了第一批美味番茄的優良品種“深愛1號”和“深愛2號”，實現了美味番茄從基因組設計到合成育種的戰略構想。

　　中國農科院農業基因組研究所農藝師呂亞清告訴記者，“深愛1號”番茄含有34個美味番茄的優異位點，在育種設計之初，便是為了找回兒時番茄的味道，如今面向消費者，經過一年的多次品嘗試驗，組成特有的香氣和黃金甜酸比，共同形成了特有的原本屬于早期栽培番茄的味道，真正勾起舌尖對兒時味道的回憶。“深愛2號”番茄含有36個美味番茄的優異位點，皮薄，糖度可達10以上。“不用等到番茄果實成熟，幼苗階段我們就可以進行基因標記風味選擇，再進行雜交育種，這大大縮短育種周期。”

　　如今農業生物技術正在以前所未有的速度向前發展，特別是基因組學及其衍生技術正在影響全球農業產業發展。我國是世界上較早啟動農業基因組學研究的國家之一，在水稻、黃瓜、番茄等農作物基因組學等領域研究水平已居世界前列，由我國科學家主導完成了70%左右的重要農作物的基因組測序與分析工作，克隆了大量的產量、品質、抗逆等性狀基因。黃三文表示，隨著生物技術特別是基因組學發展，美味番茄的育種路徑將會越來越多復制到其他農作物、畜禽品種，也會有更多的美味蔬菜瓜果畜禽肉蛋，通過精準設計培育出來，讓傳統農產品煥發出新活力。

　　中國科學院院士李家洋在會上指出，現代農業的可持續性發展，人類的食品營養和健康，將愈發依賴生物組學大數據技術的進步。會議建議，我國要把握現代農業和未來食品研究進入生物組學大數據時代的重要戰略機遇，盡早布局，充分融合全基因組設計育種、個性化食品開發等技術，通過數據平臺和智能設計研發農產品新品種和個性化營養食品