“歸根到底，農(nóng)作物收獲的是表型，而不是基因型?，F(xiàn)在急需弄清楚作物表型與基因型、環(huán)境之間的關(guān)系。”
在日前舉行的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“作物表型組學(xué)研究”國(guó)際論證會(huì)上，中國(guó)工程院院士蓋鈞鎰等國(guó)內(nèi)外23位專家共同建議，希望國(guó)家作為緊急事項(xiàng)批準(zhǔn)建設(shè)作物表型組學(xué)研究設(shè)施。
表型，顧名思義是指作物基因型和環(huán)境決定的形狀、結(jié)構(gòu)、大小、顏色等生物體的外在性狀。表型組學(xué)就是在基因組水平上系統(tǒng)研究生物或細(xì)胞在不同環(huán)境條件下所有表型的學(xué)科。
數(shù)十年來(lái)，特異基因資源的發(fā)現(xiàn)及利用成為農(nóng)業(yè)育種的“武功秘籍”，但是，隨著多數(shù)代表性植物全基因組測(cè)序的結(jié)束，科研人員越來(lái)越認(rèn)識(shí)到植物表型研究的重要性。
“在農(nóng)作物育種研究中，通過(guò)基因型進(jìn)行測(cè)序、選擇、定位等工作，其實(shí)是間接的，轉(zhuǎn)了個(gè)彎回來(lái)，最直接的還是表型。”蓋鈞鎰?wù)f。
“比如說(shuō)，同樣的作物、同樣的基因在不同的環(huán)境下，生長(zhǎng)出來(lái)可能就不一樣。”南京農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長(zhǎng)丁艷鋒說(shuō)。
專家們認(rèn)為，基因組學(xué)正在加速基因的發(fā)現(xiàn)，但如何利用這些資源來(lái)建立基因功能和開(kāi)發(fā)新基因型，如何將基因組數(shù)據(jù)用于作物改良，都需要通過(guò)表型組學(xué)，研究表型與基因、環(huán)境之間的關(guān)系。
在未來(lái)的國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)中，種質(zhì)資源作為一種戰(zhàn)略性資源，爭(zhēng)奪將更趨激烈。而表型組學(xué)作為挖掘種質(zhì)資源利用廣度和深度的有效手段，起跑的發(fā)令槍已經(jīng)鳴響：歐洲、美國(guó)、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家已先后建立作物表型組學(xué)研究機(jī)構(gòu)，我國(guó)在這一領(lǐng)域還缺乏大型基礎(chǔ)設(shè)施和資源統(tǒng)籌的舉措。
“雖然我國(guó)創(chuàng)造了以不足7％的耕地面積養(yǎng)活了全球近1/5人口的奇跡，但是良種對(duì)我國(guó)作物增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率僅占35％左右，與國(guó)際上優(yōu)良品種占50％左右的貢獻(xiàn)率存在較大差距。”丁艷鋒說(shuō)，這與我國(guó)基礎(chǔ)研究相對(duì)薄弱，對(duì)作物重要性狀形成機(jī)制解析不深入，全基因組選擇基因組編輯等育種新技術(shù)創(chuàng)新不足等有密切關(guān)系。
“過(guò)去，對(duì)作物表型性狀的獲取，大部分是在田間‘一把尺子一桿秤’地手工操作，粗放而且不精準(zhǔn)。”蓋鈞鎰?wù)f。隨著生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)和整合生物學(xué)等的興起和發(fā)展，使得大規(guī)模、高通量基因資源的挖掘與利用效率大幅度提高，這有助于加速了解作物性狀的控制機(jī)制、篩選優(yōu)良的作物種質(zhì)、確定和利用關(guān)鍵控制基因并實(shí)現(xiàn)分子的精確、高效設(shè)計(jì)育種。
目前，我國(guó)保存的種質(zhì)資源已達(dá)45萬(wàn)份（約2300個(gè)物種），如何用好這些種質(zhì)資源必須重視起來(lái)。因此，我國(guó)迫切需要加強(qiáng)農(nóng)作物種質(zhì)表型和基因研究設(shè)施建設(shè)，探索基因組學(xué)理論和各種基因組學(xué)技術(shù)方法，為種質(zhì)資源表型鑒定及有效保護(hù)提供新手段。
目前，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)已經(jīng)建立了一個(gè)跨學(xué)科的作物表型組學(xué)交叉研究中心，涵蓋了植物表型研究的所有相關(guān)領(lǐng)域。接下來(lái)，該校還將建設(shè)四個(gè)子設(shè)施，涉及田間和室內(nèi)高通量作物精準(zhǔn)表型鑒定，作物生長(zhǎng)環(huán)境精準(zhǔn)模擬控制，用于整合多級(jí)別組學(xué)（包括基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、表型組學(xué)等）的大數(shù)據(jù)中心等。
記者了解到，“作物表型組學(xué)研究設(shè)施”已列入《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》。專家認(rèn)為，在表型組學(xué)研究領(lǐng)域，我國(guó)與世界先進(jìn)國(guó)家?guī)缀跬?，而且我?guó)有龐大的農(nóng)業(yè)體系和市場(chǎng)需求，如能加速建設(shè)重大基礎(chǔ)設(shè)施，必將促進(jìn)相關(guān)的表型研究，中國(guó)將很快占據(jù)世界領(lǐng)先地位。
