专家访谈
王晓武:基因测序为作物育种带来革命性变化

 

【编者按】:近年来,随着基因组测序等多种技术实现突破,基因组学、表型组学等多门“组学”及生物信息学得到迅猛发展,作物育种理论和技术也发生了重大变革。以分子标记育种、转基因育种、分子设计育种为代表的现代作物分子育种技术逐渐成为了全世界作物育种的主流。究竟什么是分子育种?分子育种等同于转基因育种吗?中国分子育种的发展现阶段面临的主要问题是什么?带着这些问题,生物谷编辑专访了分子育种领域的专家——中国农业科学院蔬菜花卉研究所副所长王晓武教授。

 

王晓武教授

博士、研究员、博士生导师,中国农业科学院蔬菜花卉研究所副所长。目前主持的研究项目主要有 “黄瓜全基因组测序”、“白菜类作物和马铃薯有益人体健康的微量营养品质性状的基因组学研究”和“863”项目“优质多抗蔬菜与果树分子育种”,参加“973”项目“油菜子油脂形成的分子生物学机制及其代谢调控”和“作物特殊营养成分的代谢及其调控研究”。获发明专利2项。发表SCI论文50余篇。现主要从事芸薹属基因组学和分子育种等研究。

  • 生物谷:据我们了解,您参与并主导了白菜基因组序列的测序工作,在这之后,您又做了哪些方面的研究工作?该物种基因组序列的完成为白菜等蔬菜的育种提供了哪些便利?

    王晓武:对白菜的基因测序其实只是我们工作的一个起点。针对白菜,在完成基因组测序之后,我们开展了几个方面的工作:首先是利用白菜的基因序列分析物种的进化过程;其次是探索基因表达的规律;第三是利用基因组图谱开展育种方面的研究。 基因组研究的目的是给培育高品质作物品种提供“地图”。没有基因组研究基础时,对基因的分析与标记是模糊的,只能是通过多次实验观察来弥补。现在的技术允许研究人员对基因进行详细分析,并对性状相关基因片段进行准确标记,为育种工作提供了挖掘宝藏的地图。

  • 生物谷:人类基因组计划的完成引发了医学研究的革命,而随着分子生物学的发展,越来越多的植物基因组计划被完成,在您看来,这是否会引起植物学科发展和产业化的革命?

    王晓武:随着基因组测序技术的迅速发展,我认为这个趋势应该是很明显的。基因测序已经不像以前,是只有极少数有钱的实验室才可以做的,现在在大众的实验室里都可以做。一般我们都会先把基因组测序出来,有了这个基因组后,然后再开展下面的工作。比如说,以前筛选一个优良的单株,先要搞清它的优良的性状;现在呢,要选择一个优良的单株可以把它的基因组给测序出来,然后和已有的数据做对比,就能够找到它优良的原因是由于它哪些特有的基因段。这样的话,当你需要某一个品种的优良性状时,在基因组图谱的帮助下,你就知道它缺乏何种基因段,然后做相应的处理就可以了。我想这应该是基因组测序给我们带来的最大的变化。


    转基因育种,即利用重组DNA技术,将功能明确的基因通过遗传转化手段导入受体品种的基因组,并使其表达期望性状的育种方法。相对于传统育种技术目标其更加精准,更加有效!

  • 生物谷:今年中央一号文件指出将“加强以分子育种为重点的基础研究和生物技术开发”,对此您有什么样的解读和看法?

    王晓武:我认为目前国内对分子生物学的重视还是不够的,主要体现在我国一些政策方面。国家对这个领域的支持是有限的,这也是为什么中央一号文件要来强调这件事情。当然我认为这个强调是必须的,但是还需要做一些实际的工作。目前,国家已经专门为分子育种拨出了一部分经费。其次,分子育种在国内的水平还是比较低的。很多从事育种的研究者认为,做一些分子标记,就叫做分子育种。对于做基因组学的研究者来说,做出几个物种的基因图谱这就叫做分子育种。我认为这些理解都是片面的,作为管理者,国家应该有计划、有步骤的做一个设计,在这个设计的基础上将从事育种的专家和分子的专家结合到一起,出台一个符合我国国情的政策,在这个政策下开展我国的分子育种学的研究。

  • 生物谷:您认为中国分子育种的发展现阶段面临的主要问题是什么?是否有解决问题的建议?是否有更好的育种方面的合作方式的建议?

    王晓武:首先,我认为从事分子育种学不是简单的了解分子育种,我们的科研人员以及一些科研管理者应该能够真正重视分子育种学。第二,我认为我们国家的分子育种的规模小,没能发挥分子育种的规模效益。我们现在不管是企业还是我们搞科研的机构都是小麻雀式分子育种,这就导致我们现在我们分子育种的成本很高,很多人觉得分子育种还不如常规育种,不能发挥分子育种的效益。作为科研机构,我们现在也和一些企业有合作,如华大基因等,华大的优势在于公司规模非常大,在基因组测序方面具有领先地位。

  • 生物谷:目前社会上有一些人将分子育种等同于转基因,作为此领域的专家,您是否可以对此作出专业性的解释?

    王晓武:我认为分子育种有两个方面,狭义上讲,分子育种只包括分子标记育种、分子设计育种。广义上,分子育种也包括转基因育种。目前来说,分子育种注重的更多的是分子标记,而不是转基因,两者之间还是有很大的差异的。


  • 生物谷:关于分子育种

    分子育种包括:分子标记育种、分子设计育种和转基因育种。 分子标记辅助选择育种,简称分子标记育种, 是利用与目标基因紧密连锁的分子标记, 在杂交后代中准确鉴别不同个体的基因型, 从而进行辅助选择育种。这种方式能有效地结合基因型与表现型鉴定, 显著提高选择的准确性和育种效率。 转基因育种是利用重组DNA 技术, 将功能明确的基因通过遗传转化手段导入受体品种的基因组,并使其表达期望性状的育种方法。 作物分子设计育种,最初由荷兰科学家提出,其目的是通过各种技术的集成与整合, 在育种家的田间试验之前, 对育种程序中的各种因素进行模拟、筛选和优化, 确立目标基因型、提出最佳的亲本选配和后代选择策略、提高育种过程中的预见性。

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