徒步原始雨林，深入人跡罕至高原，忍受高海拔缺氧……在福州有這么一群科學(xué)家，歷時近5年，在全國各地采集野生茶樹樣本，并自主開發(fā)兩套“算法”，最終破解福建名茶鐵觀音的基因組，解析了茶樹演化和人工馴化史。前幾日，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然遺傳》向世界公布了他們的重大突破。
他們就是福建農(nóng)林大學(xué)尤民生教授的科研團(tuán)隊，大多由“85后”科學(xué)家組成。他們的研究“追溯了鐵觀音遙遠(yuǎn)的過去，預(yù)測了不久的將來”，為產(chǎn)出品質(zhì)更好的鐵觀音，打開一扇大門。
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歷時近5年破難題
7月15日倫敦時間下午4點(diǎn)，《自然遺傳》準(zhǔn)時在線上發(fā)布福建農(nóng)林大學(xué)等國內(nèi)外多所高校、機(jī)構(gòu)的科學(xué)家共同的科研成果——成功破解鐵觀音基因組。
《自然遺傳》是全球頂級權(quán)威期刊之一，其影響因子高達(dá)38分（“影響因子”是國際上衡量研究論文影響力的指標(biāo)，一般10分以上就是頂級期刊）。
據(jù)了解，該科研項目由尤民生教授和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院（深圳）農(nóng)業(yè)基因組研究所張興坦研究員主持，聯(lián)合國內(nèi)外多所高校、機(jī)構(gòu)的科學(xué)家共同合作。論文共同第一作者除張興坦外，還有福建農(nóng)林大學(xué)碩士研究生陳帥、福建省農(nóng)科院水稻所施龍清博士、中國農(nóng)科院煙草研究所龔達(dá)平研究員。
“我們是在2017年確定的課題，歷時近5年。”尤民生教授介紹。他是全球最早破譯小菜蛾基因組，榮獲過9項國家和省部級科技成果獎的科學(xué)家，目前任閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任，數(shù)十年來一直在福建農(nóng)林大學(xué)任教。
之所以選擇鐵觀音作為研究對象，尤教授說，茶樹是重要經(jīng)濟(jì)作物，它起源于中國并在世界產(chǎn)生重要影響。近年來，隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展，多個茶樹全基因組物理圖譜被破譯，但仍缺乏對烏龍茶之首鐵觀音基因組的研究。作為福建人，他希望通過科研技術(shù)助力家鄉(xiāng)名茶鐵觀音“重振雄風(fēng)”。
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一場科學(xué)的“算命”
“在破解鐵觀音基因組的基礎(chǔ)上，我們解析了該物種的演化和人工馴化史，這可以為縮短茶樹的育種周期、提高育種效率、降低育種成本提供科學(xué)依據(jù)。對于茶農(nóng)而言，意味著可以提高茶樹產(chǎn)量、茶葉品質(zhì)。對于市民而言，則意味著能喝到更安全、品質(zhì)更好的鐵觀音。”尤教授生動解釋，基因組好比學(xué)英文的人需要一本英文詞典，當(dāng)遇到不認(rèn)識的單詞時，可以隨時查閱。
34歲的張興坦是植物學(xué)博士。2015年，他進(jìn)入福建農(nóng)林大學(xué)從事科研與教學(xué)工作，從2017年課題開啟，他便一頭扎進(jìn)研究工作中。他告訴記者，破解基因組其實(shí)就是給鐵觀音進(jìn)行一場科學(xué)的“算命”，“追溯了鐵觀音遙遠(yuǎn)的過去，預(yù)測了不久的將來”，具有重要意義。
有著300多年栽培歷史的鐵觀音，在長期無性繁殖下，積累大量“有害突變”，會導(dǎo)致品種退化，容易有病蟲害等。而破解基因組，有利于通過雜交育種或現(xiàn)代分子育種技術(shù)，消除這些“有害突變”，維持鐵觀音優(yōu)良品質(zhì)。此外，如何選擇“害蟲不愛吃”“不容易生病”的鐵觀音良種，基因組也起到重要作用，這樣有利于解決茶葉農(nóng)殘、重金屬超標(biāo)的問題。
03
自主開發(fā)兩套“算法”
破解鐵觀音基因組，絕非易事。尤教授說，這個過程就像是在黑暗中不斷摸索，窮盡智慧，尋找一個未知的結(jié)果。
近5年來，科學(xué)家們?yōu)榱耸占銐蛉娴臉悠?，去過浙江、云南、江西、貴州、湖南……而比起在茶園里采樣，野生鐵觀音的采樣過程艱難得多。
野生茶樹零散分布，大都在人跡罕至的深山老林里。張興坦、施龍清等人曾自駕到西藏墨脫尋找野生茶樹，隊里一名研究生在野外采樣時感染恙蟲病。去年夏天，為了補(bǔ)充樣品，他們深入云南原始雨林尋找野生茶樹?！坝炅掷锊粌H容易迷路，而且到處是毒蟲?！笔埱寤貞洠褪窃谶@樣的環(huán)境下，他們?nèi)〉昧艘吧铇涞臉颖?，沒有人中途放棄。
在實(shí)驗室里，同樣困難重重。
張興坦介紹，茶樹是一種高度自交不親和的植物，它的基因組十分龐大，而且高度雜合，組裝難度極高。為此，他們自主開發(fā)了兩套“算法”，在數(shù)不清的失敗和一次次重來中，成功拼接了兩套鐵觀音基因組。
目前，這支團(tuán)隊在尤教授的帶領(lǐng)下，謀劃了新的科研藍(lán)圖，計劃建立一個分子育種平臺、一支育種隊伍，通過“智能育種”把基因組的成果落到實(shí)處，助力茶企，造福茶農(nóng)，為百姓帶來更高品質(zhì)的茶葉。
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