访“水稻重要农艺性状功能基因组学研究”项目组 　　记者：周清春 　　首席：薛勇彪 　　时间：2005年1月18日 　　地点：中科院遗传发育所 　　记者：农业的稳定和可持续发展将直接影响我国建设小康社会的进程，其中，保障粮食安全供给，保护环境，提高农业效益和动植物新品种的培育是农业可持续发展战略的核心，但农作物有很多种类，比如小麦、高粱等等，为什么国家选择水稻作为研究对象？ 　　薛勇彪：水稻是重要的粮食作物，它为世界上一半以上的人口提供食物来源。水稻占我国粮食总产的一半以上，几十年来，水稻杂种优势的利用，使我国水稻单产量在矮杆品种的基础上又大幅度地提高。因此，不断培育高产、优质和抗逆的水稻新品种，提高育种技术和水平，在确保我国粮食安全和农业可持续发展方面有十分重要的战略意义。 　　同时，水稻已成为禾本科作物研究的模式植物。水稻基因组比较少，用遗传转化的方法研究基因功能也比较容易。另外，从上世纪90年代开始，我国和日本科学家先后启动了中国和国际水稻基因组计划的测序工作，这为水稻的后续研究奠定了基础。 　　所以，1999年，在北京大学校长许智宏院士的倡议和推动下，国内一批从事植物分子生物学的青年科学家，提出了围绕水稻重要农艺性状开展功能基因组学研究这个项目，并得到了973计划的支持，其主要任务就是通过功能基因组学的方法发掘一批重要的功能基因。 　　记者：应该说水稻有很多性状，为什么单单选择农艺性状为突破口呢？ 　　薛勇彪：水稻的产量、品质和抗逆性等都是由多种农艺性状决定的，而这些性状往往比较复杂，由多个基因与环境的相互作用所控制。常规的分子生物学手段只研究单个基因的作用，这很难对这些性状有深入了解。近年来功能基因组学的兴起和发展为研究复杂农艺性状的分子机理提供机遇。如何抓住这些机遇，为我国的农业生产做出贡献，是摆在从事植物生物学等领域的科研人员面前一大问题。 　　记者：80年代以来，我国在利用杂种优势方面，已逐步由原来的三系向籼粳亚种间两系过渡，培育出亩产800公斤的“超级杂交稻”，有望大幅度提升水稻单产，那么，杂交水稻的发展是不是到了极限。 　　薛勇彪：常规水稻和杂交水稻品种产量在近20年来出现了徘徊不前的局面，主要原因是遗传资源短缺和遗传背景狭窄，同时，常规的优良杂交组合选育技术周期长、效率低，往往通过成百上千的杂交实验才有可能获得好的杂种组合。特别值得注意的是，近年来，全球气候变化和环境因子（温度和雨水等气象因子）等诸多方面的影响已逐步限制我国农业可持续发展，特别是近年来由于夏季时节全球性的气候反常造成部分地区高温和干旱，给全球农业生产造成了巨大损失。 　　记者：那我们这个项目在内容和方法上与袁隆平先生有哪些区别。据说，袁先生研究的杂交水稻虽然产量很高，但品质却很差，我们这个项目能解决这个矛盾吗。 　　薛勇彪：袁隆平先生做的是杂交稻，他利用的是植物界普遍存在的杂种优势现象，即两个不同的品种，由于遗传背景的差异，把它们做成杂种之后，会表现一种杂种优势。袁先生所用到的技术并没有涉及到基因的遗传转化及分子辅助育种等新的生物技术。 　　至于产量和品质，这是杂交水稻中存在的一对矛盾。如何更好地处理这个矛盾，无论是对于常规的育种，还是对于利用现代分子生物学育种都是一个重要的挑战。我们如果对植物生育机理有更多了解，就能够做到照顾产量的同时，也能够照顾到品质。 　　记者：我们了解到，这个项目的实施大大提高了我国植物功能基因组研究的水平，在解决我国现代农业所遇到的棘手问题方面做出了不少贡献，你能谈谈具体取得哪些成果吗？ 　　薛勇彪：项目实施5年来，我们在《Na鄄ture》、《PlantCell》、《PNAS》等国际知名刊物发表了近50篇有关水稻功能基因组研究方面的论文，申请了10多项具有应用前景的功能基因专利。目前，水稻的两个亚种的基因组工作框架图和大部分粳稻(日本晴)的染色体精确图已经完成，同时，在水稻T-DNA插入突变群体、全长cDNA、基因芯片等方面也取得了重要进展，已经克隆和鉴定了多个重要的水稻功能基因。 　　李家洋院士克隆出控制水稻分裂的一个关键基因，称为MOC1，论文发表在《自然》杂志上，这是我们国家第一个克隆的有重要生物学意义的功能基因，也是一个具有明确应用前景的基因，这个基因的发现代表了我们国家水稻功能基因克隆方面的水平。此外华南农业大学刘耀光教授克隆的一个关于水稻细胞质雄性不育恢复基因，这个基因的克隆在提高杂交育种水平和效率方面将起着很大的作用。 　　特别值得提出的是，项目中的一批中青年科学家，他们在国外留学和工作时，研究的对象并不是水稻，但是他们能够以我国农业生产的战略需求为导向，利用在其他模式植物中获得研究经验，围绕水稻开展工作。 　　记者：经过这么多年努力，在水稻研究方面我们与国际水平还有哪些差别呢？ 　　薛勇彪：国际同行都一直高度重视水稻研究，从基因测序到功能基因研究，再到水稻一系列相关重要基因产品的开发，各国科学家，如日本、美国、韩国以及欧洲等都积极参与。我们国家到2002年底，已经完成了水稻基因的草图，以及水稻第四号染色体的精确测序。水稻基因功能组的研究在国际上竞争是很激烈的，从基因克隆的数量来讲，我国并不比其它国家的多，但是我个人认为，我们国家在水稻方面的研究与国际上的差距在逐步缩小，在有些方面基本与国际持平，比如重要功能基因的克隆、基因芯片等，与国际基本能够保持一致。 　　对于我们这个项目来说，遗憾的是时间短了一点。基础研究是一个长时期的积累，我们只有在一个领域不懈地努力，才能在这个领域内开花结果。任何一个项目都需要国家的持续支持，这样才能使我们在某一领域的知识不断持续地保持积累，有了这种积累才会有创新，在国际上才不会落伍。