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麻将项链、热水袋潮包 中国元素撩了这么多大牌


2020年08月06日 17:29

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攻克世界級難題中國科學家破譯栽培種花生基因組

攻克世界級難題我科學家破譯栽培種花生基因組

第二看台

本報記者謝開飛

花生因有助于延年益壽而被譽爲“長生果”,如何讓其更具有滋養補益之效呢?全世界有106個國家種植花生,每年種植面積達2500萬公頃,科學研究能否促使花生産業更上一層樓?這些問題在最近一項研究成果中得到了解答。

日前,福建農林大學召開發布會宣布,由該校莊偉建教授領銜的科研團隊,在國際上首次破譯了四倍體栽培種花生全基因組,奠定了我國在栽培種花生基因組、花生物種起源與分子育種研究等方面的國際領先地位,相關成果在線發表于國際學術權威刊物《自然·遺傳學》上。

“長生果”基因組之謎難破譯

花生是世界上重要的油食兼用作物和第二大植物蛋白質來源,花生籽仁含有80%左右的脂肪和蛋白質,富含不飽和脂肪酸、白藜蘆醇、葉酸、膳食纖維,其中高油酸種子可預防人類心血管疾病,成爲花生品質育種和産業發展的關鍵。

中國花生單産、總産和消費量均居于世界首位。在當前我國每年人均消費進口油籽達50多公斤、食用植物油2/3依賴進口的嚴峻形勢下,高油酸花生的出現,使得花生産業面臨極其廣闊的發展前景。

不過,盡管花生如此重要,花生栽培種基因組的破譯卻一直是世界性難題。近10多年來,國際上積極開展花生的基因組研究,但一直未能取得突破性進展,影響了花生學科發展和品種遺傳改良進程,也使花生的基礎生物學研究遠遠落後于重要性相當的其他農作物。

“這是因爲花生屬有近80個物種,卻只有一個栽培種,其基因組大、重複序列比例高、組裝難度大。”莊偉建向科技日報記者解釋道,同時,花生的基礎生物學研究、重要基因精細定位與功能鑒定、分子遺傳育種和生物技術研究落後,也長期影響了産業發展。

爲攻克這一世界級的技術難題,推動花生基礎生物學研究的發展,福建農林大學在10余年研究的基礎上,牽頭聯合印度國際半幹旱熱帶作物研究所、華北理工大學、美國佛羅裏達大學等23個單位的優秀科技人才組成研究團隊,于2016年啓動了栽培種花生基因組研究。

2017年,該研究團隊在國際上率先完成並公布了高質量栽培種花生全基因組序列和精細結構框架,並精確注釋到無冗余等位基因水平,進而全面系統地解析了花生一系列的生物學問題。

聯合攻下世界級技術難題

爲破譯栽培種花生的基因組,研究團隊利用具有全國70%育成品種血緣的“獅頭企”爲材料,利用三代單分子測序技術、染色體構象捕獲技術和超高密度遺傳圖譜,以及其他生物信息學、遺傳學、功能基因組學等手段,突破複雜基因組組裝的困難,獲得了高質量的重疊群,基因組支架組裝總長達到花生基因組總長的94.1%,進而精確組裝到20條染色體水平的高質量四倍體花生基因組。

“這是世界上首個完成花生全基因組測序和染色體精細結構框架注釋的花生基因組,序列錯誤率和序列覆蓋深度評價達到高質量水平,並經國內外專家、院士評審爲多倍體大基因組植物國際領先。”莊偉建介紹,團隊還首次精確注釋了四倍體栽培種花生的編碼基因和無冗余同源基因。

研究人員用創新技術確定花生有30596個無冗余等位性同源基因對和27913個重複基因。“這些同源基因對應著普遍存在的表達顯性現象,大多分布在B亞基因組,說明栽培花生的生物學性狀更多起源于B基因組基因。”莊偉建告訴記者,這些發現爲准確研究基因功能、表達、劑量效應和遺傳模式奠定了堅實基礎。

在首次高質量破譯了四倍體栽培種花生的全基因組基礎上,研究團隊全面揭示了花生及其他豆科物的染色體起源、核型進化和栽培種花生基因組結構變異,全面解析了花生種子大小、種皮顔色和葉片抗性等一系列的生物學問題。

不僅如此,研究團隊還通過EMS(一種人工化學誘變技術)和γ-射線誘變,首次創制了雙基因隱性突變高油酸花生的較耐冷品種和品系,有望克服目前全世界在用的高油酸育種難以克服的怕冷不出苗等弊病。

有專家表示,該項目的完成是世界花生基礎生物學研究的一個裏程碑,將極大地促進國際花生分子生物學、系統生物學和遺傳育種學的快速發展,提高花生遺傳改良效率,縮短育種周期,培育更高産、優質、抗病、安全新品種,對促進我國和世界花生産業可持續發展具有重大意義。

    青年突擊隊鐵路探傷忙

    2月18日晚8點,久違的白雪覆蓋山西太原,氣溫始終保持在零攝度以下。當多數人曆經風雪回到溫暖的家,一支由4名小夥組成青年突擊隊卻整裝待發,積極備戰次日淩晨的戶外探傷工作,他們是中鐵太原局太原高鐵工務段探傷二班的青年工人。

    “天氣越惡劣我們越得沖在一線。”班長羅小虎介紹,他們班組只有4人,但是人少責任重,擔負著太原火車南站近100公裏正線、到發線的鋼軌探傷檢查任務。

    80後羅小虎被隊裏其余3名剛獲得探傷資格的90後尊稱爲“虎哥”。“不是說他老,而是說他了不得,是我們段裏的安全功臣。”隊員趙曉卓笑著說。

    春運期間天氣寒冷,動客車發行對數增多,鋼軌承載重,安全壓力大。2月19日淩晨,這個班組要在動車組停止運行後,對線路設備進行探傷檢查。

    “今晚12公裏作業量,分兩組進行……老規矩,穿厚點,拉緊袖口褲腳,外面刮風。”19日零時,在羅小虎的安排下,分工明確的4人准時抵達作業區段的通道門。羅小虎介紹,有的作業點比較遠,提前到達的作業組可能要在凜冽寒風中等一兩個小時。

    半小時後,調度指揮中心下達命令,探傷作業正式開始,趙曉卓和羅小虎分別推著百斤重的鋼軌探傷儀向前緩緩移動。

    據了解,正常情況下,鋼軌的表面應該是光滑平整的,但被列車碾軋久了,鋼軌上會被軋出輕微的魚鱗狀紋路,有時它的深度僅有0.1毫米,但就是這看似細微的裂痕,一旦任其發展,就有可能造成斷軌,後果不堪設想。

    因此,“慢走細探”是對探傷工最基本也是最關鍵的要求。高鐵線路檢修雖然要和正常的運行計劃“搶”時間,但爲高鐵軌道“診斷治病”卻絲毫急不得。操作規範要求探傷步行速度“最高不能超過每小時3公裏”,一旦超速,機器會自動報警,這就意味著有相當一段距離的鋼軌必須進行重新診斷。

    一行四人檢查至231號道岔時,“滴”的報警長音響起。隊員宋宗濤和王國偉果斷進行複探。很快,王國偉找到疑似傷損處。他雙膝跪在線路上,對鋼軌外觀進行手工檢查。

    “是鋼軌表面的一個淺表性輕微劃痕。”宋宗濤拿起砂紙,輕微打磨著滴水成冰的軌面,很快,電子屏上的異常回波消失,羅小虎走到該區段進行核對,檢查無誤後,向倆人豎起大拇指。淩晨4點,這支青年突擊隊准時完成當天的探傷任務。

    中国青年报·中青在线记者 胡志中 通讯员 沈忱 来源:中国青年报

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