日前，由新疆農業科學院加工番茄生物育種創新團隊牽頭多家單位，歷時7年攻關的《超級泛基因組研究揭示野生和栽培番茄物種基因組和結構變異多樣性》科研成果，在全球頂級科學期刊《自然·遺傳》上發表。這是新疆農科院自1955年成立以來首次以第一單位在《自然·遺傳》上發表論文，也是新疆科研單位的首次。
新疆既不是番茄的發源地，也不具備多樣化的野生番茄種質資源，卻因這項研究成果一夜之間引起全球番茄育種乃至生命科學領域專家的集體關注。這究竟是一項什么樣的研究成果？這項成果將為新疆番茄生物育種研究帶來什么？記者就此進行了采訪。
新疆成為番茄遺傳資源富集區
“全世界一共研究出13個番茄種的基因組，我們現在掌握11個?！毙陆r業科學院副院長、研究員、加工番茄生物育種創新團隊學科帶頭人余慶輝說。
據介紹，該研究利用第三代單分子實時測序技術、全基因組光學圖譜技術和高通量染色體構象捕獲測序技術對11個番茄種進行基因測序組裝，組裝出11個染色體水平高質量基因組，打開了番茄屬遺傳資源領域研究的寶庫，使新疆從種植大區一躍成為世界番茄遺傳資源富集區。
目前，中國已成為世界第一大番茄生產國，品種對番茄產業發展至關重要。近年來，借助多元化的育種技術，育種專家對野生番茄持續進行改良，培育出了各具特色的栽培番茄品種，使番茄的抗病性、產量、固形物含量等特性顯著放大，滿足了產業發展需求。
“有時產量提升了，卻失去了風味，很難有兼顧各方需求的完美品種?！毙陆r科院加工番茄生物育種創新團隊副研究員李寧說，很多人反映現在的番茄沒有過去好吃了，其實就是在品種選育的過程中，為了突出產量等特性，人為導致丟失了風味特性的一種結果。
生物育種技術正是有望解決育種環節特性難以兼顧問題的鑰匙。李寧說，育種專家如果能找到關系番茄風味特性的基因片段，將這些基因片段整合進選育的番茄品種基因中，就有可能找回番茄“失去的味道”。
要做到這一點，對基因的掌控至關重要。一方面要研究清楚一個物種到底有多少基因，有哪些規律可循；另一方面要展開針對性狀特征的研究，搞清每一個基因關系著哪些性狀特征。
“我們所做的工作重在解決第一個問題，是基礎中的基礎?！庇鄳c輝說，自2018年研究工作啟動以來，這個團隊收集了8個野生番茄種、1個番茄近源野生種和2個栽培番茄代表性品種，構建了番茄屬泛基因組，解析了番茄屬基因組特征，重構了番茄屬系統發生關系，為下一步基因的分型研究提供了平臺。
“這是一個巨大的數據寶庫?！庇鄳c輝說，研究找到了上千個包含番茄遺傳密碼的基因。其中，在野生番茄資源中克隆到一個能顯著增加分枝數且果實數量增加67.1%的新基因，對今后加工番茄品種創新具有重大價值，然而這仍是研究成果的冰山一角。
基礎研究是整個學科體系的源頭和根基。番茄超級泛基因組研究的成果有望有效解決目前番茄種間遺傳多樣性喪失、改良過程存在嚴重遺傳瓶頸這一世界難題，將為這一研究領域構筑牢固地基，未來或將有更加雄偉的科研“大廈”拔地而起，成果價值將難以估量。
彰顯中國科研人員使命擔當
余慶輝介紹，新疆農科院番茄超級泛基因組的研究數據將逐步公開，讓世界范圍內更多科研人員分享基礎研究成果，讓后續研究能夠造福全人類。
在余慶輝團隊開啟番茄超級泛基因組研究之前，全球實現知識產權共享的番茄基因組只有2個，供育種專家選擇的遺傳資源十分有限。部分跨國大型種業公司也在開展相關研究，但研究成果直接為企業后續育種環節服務，成為具備知識產權的技術壁壘，引進這些研究成果必然價格昂貴、受制于人。
“科研沒有捷徑?！庇鄳c輝說，隨著科學技術的飛速發展，基礎研究、應用研究、產業化發展的邊界已不再明顯，繞過基礎研究搞應用領域研究，輕則科研成果“地基”不穩，重則關鍵技術受制于人。
基礎研究的重要性不言而喻。雖然地處國內科技發展相對滯后地區，但新疆農科院研究團隊決定投入巨大的人力物力，從基礎研究做起來提高番茄育種水平。
“等著用成果的人遠遠多于潛心研究的人?！庇鄳c輝說，基礎研究周期鏈條長，轉化風險高，相關成果等不來要不來，必須靠自己。
要實現一項國際性的研究成果，研究過程不會是一路坦途。即便做好充足的應對，在科研路上仍會遇見很多攔路虎?；A設施欠賬多，缺少必要設備，基因組裝技術不成熟……在國內同行的大力支持下，研究團隊解決了一個個現實的困難。
“關關難過關關過?！庇鄳c輝說。幸運的是，近年來，國家和新疆維吾爾自治區出臺一系列支持政策，扎實推進創新驅動發展戰略，持續加大科技研發投入力度，重點用于關鍵技術攻關、基礎研究、平臺建設等領域，科技創新環境持續優化，進一步堅定了科學家開展基礎研究的信心，有什么困難就解決什么困難，最終造就了驚艷世界的研究成果。
“基因數據共享全世界，這是我們中國科研人員的使命擔當?！庇鄳c輝說。
吸引國際人才來疆開展研究
超級泛基因組研究成果在為各國科學家提供研究支撐的同時，必然會引起育種及相關行業的激烈競爭。新疆農科院的研究成果進行國際共享，絕不意味著拱手讓出先發優勢。
“按照慣例，我們會用未來2—3年的時間逐步共享基因組數據?！庇鄳c輝說，這是留給中國科研人員寶貴的窗口期。他和團隊成員來不及過多慶祝，就已投入到后續的科研工作中。
目前，番茄超級泛基因組研究成果作為基礎數據，在應用領域還有大量的價值有待挖掘。簡單地說，在已知番茄具備哪些基因的基礎上，要抓緊研究這些基因的功能，并運用于育種環節，形成具備市場競爭力和自主知識產權的番茄新品種，實現從科技成果向產業發展成果的轉化。
余慶輝說，要利用好這個窗口期，不僅要長期做好品種選育工作，還需要吸引更多人才，開發研究番茄基因功能，形成更多有價值的研究成果，這會對現有團隊提出更加苛刻的要求。
一個好現象是，得益于長期堅持開展基礎研究，并在國際知名期刊發表論文，新疆農科院加工番茄生物育種創新團隊完成了一次筑巢引鳳，吸引全球科研工作者來到新疆開展課題研究。
最近，在德國完成兩輪博士后研究工作的劉昭軍博士來到新疆農科院，很快將走上工作崗位，開展植物營養和根系生物學相關研究。
“這里開展科研的養分充足，我有十足的信心做好科研工作?！眲⒄衍娬f，豐富的基礎研究成果是吸引他來新疆的主要原因，相信一定能通過未來的研究工作，在新疆農科院這片科研沃土上結出寶貴的科研成果。
吸引國際人才來疆，劉昭軍并非個例。這兩年，加工番茄生物育種創新團隊已收到來自澳大利亞、印度等多國科研人員投來的簡歷，組建一支國際化的研究團隊、共同開展國際前沿領域研究已不是一件遙不可及的事。
余慶輝說，2023年，新疆農科院將積極探索院企融合、院院合作等發展模式，構建科研單位與企業、科研單位與科研單位之間的協同創新格局。同時，進一步深化拓展國際合作，不斷提高新疆農科院科研平臺影響力與吸引力，為建設農業強區貢獻科技力量。
來源：中華人民共和國農業農村部
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