2019-07-24 09:41:08 常理
園藝產(chǎn)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，總產(chǎn)值超過9000億元，吸納了約1.5億農(nóng)村勞動(dòng)力。老百姓抱怨“黃瓜沒有黃瓜味啦！”“西紅柿的味道越來越淡了”。如何培育品質(zhì)優(yōu)良且高產(chǎn)的蔬菜品種是老百姓關(guān)心的大事，也是我國蔬菜科研工作者努力的方向，但由于基礎(chǔ)研究較為薄弱導(dǎo)致蔬菜優(yōu)良品種培育進(jìn)程緩慢。為了加強(qiáng)園藝基礎(chǔ)研究，推動(dòng)園藝產(chǎn)業(yè)從數(shù)量擴(kuò)張型到質(zhì)量提高型的轉(zhuǎn)變，2007年初中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所毅然決定自籌1200萬元，發(fā)起國際黃瓜基因組計(jì)劃，由黃三文率領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難，緊跟國際前沿，抓住第二代低成本測序技術(shù)出現(xiàn)的契機(jī)，謎底終于揭開。
為加快蔬菜遺傳育種研究進(jìn)程，蔬菜花卉所研究人員抓住新一代基因組測序技術(shù)出現(xiàn)的契機(jī)，破解了第一個(gè)蔬菜作物-黃瓜的基因組遺傳密碼，以此為基礎(chǔ)，研究了世界上主要黃瓜資源的全基因組遺傳變異，證實(shí)了黃瓜原產(chǎn)于印度，經(jīng)過人類馴化選擇成為人們喜歡的蔬菜，后來傳播到不同地域，形成了三個(gè)主要類型：歐亞黃瓜、東亞黃瓜、西雙版納黃瓜，發(fā)現(xiàn)東亞黃瓜與印度黃瓜的分離時(shí)間是2000多年，與張騫出使西域給中國帶來這個(gè)大眾蔬菜的史實(shí)相吻合。以上成果為發(fā)現(xiàn)黃瓜重要農(nóng)藝性狀控制基因提供了重要的資源和信息，也為黃瓜種質(zhì)資源的育種利用提供了理論框架，以此為基礎(chǔ)我國科研人員已克隆和定位了50多個(gè)黃瓜農(nóng)藝性狀基因，推動(dòng)黃瓜育種進(jìn)入分子設(shè)計(jì)時(shí)代。
針對(duì)黃瓜單產(chǎn)較低和華南類型黃瓜偶有苦味的生產(chǎn)問題，研究人員發(fā)現(xiàn)了控制果實(shí)數(shù)目和苦味形成的關(guān)鍵基因。黃瓜只有雌花才能發(fā)育成商品瓜，發(fā)現(xiàn)M基因能夠控制雌花的形成，M基因是黃瓜首個(gè)得到功能確證的重要農(nóng)藝性狀基因，結(jié)合該基因作用途徑開發(fā)了提高雌花率的基因標(biāo)記，用于輔助選育高產(chǎn)黃瓜。黃瓜中合成葫蘆素C導(dǎo)致果實(shí)變苦，研究人員發(fā)現(xiàn)了控制黃瓜苦味物質(zhì)合成的9個(gè)基因，并發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)“開關(guān)”基因分別在葉片和果實(shí)中控制苦味物質(zhì)的合成，把果實(shí)“開關(guān)”關(guān)上，不讓黃瓜變苦，把葉片“開關(guān)”打開，讓葉片苦來抗蟲?？辔段镔|(zhì)精確調(diào)控是植物中首次揭示代謝產(chǎn)物的精確調(diào)控機(jī)制。
在探尋黃瓜苦味“開關(guān)”的過程中，為了判斷黃瓜的葉片苦不苦？在還沒有這么多儀器能直接作出大規(guī)模分析的情況下，黃三文團(tuán)隊(duì)采用了最簡單、最便捷的方式，就是靠人去嘗。團(tuán)隊(duì)二十幾人，2012年整個(gè)暑假都在悶熱的大棚里進(jìn)行“化學(xué)分析”，使用的就是“最原始的儀器”——舌頭。為了防止出現(xiàn)“誤讀”，每個(gè)“儀器”都要配備一大瓶水，每“化驗(yàn)”完一片要立即漱口，“要不嘗不出下一棵是苦還是不苦”。3人一組同時(shí)品嘗，結(jié)果一致才能最終判定。18萬口苦葉子嘗下來，終于找到了兩株不苦的，葉子幾乎被撲上來的研究者們“搶食一空”，種子則被非常金貴地保存了起來。依靠這兩棵“吃苦”得來的研究材料，黃三文團(tuán)隊(duì)找到了控制黃瓜葉片苦味的開關(guān)，對(duì)照其結(jié)構(gòu)和功能在果實(shí)中尋找，又“順藤摸瓜”地找到了控制黃瓜果實(shí)苦味的開關(guān)。
據(jù)悉，黃瓜是蔬菜中第一完成基因組研究的作物，這個(gè)項(xiàng)目的成果帶動(dòng)了其它蔬菜（包括白菜和番茄等）的基因組研究，我國科學(xué)家在Nature、Science和Cell等國際頂尖期刊發(fā)表10多篇研究論文，推動(dòng)我國蔬菜基因組學(xué)科進(jìn)入國際領(lǐng)先行列。同時(shí)，基因組研究推動(dòng)了黃瓜基因的“掘金時(shí)代”，國內(nèi)外黃瓜育種家基于上述發(fā)現(xiàn)，培育了“蔬研”系列新品種，成功解決了華南黃瓜品種變苦而喪失商品價(jià)值的生產(chǎn)難題，累計(jì)推廣約100萬畝，創(chuàng)造約80億元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，取得了顯著的社會(huì)效益。
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