2023年黄三文破译黄瓜基因密码.docx

黄三文，破译黄瓜基因密码 余之敏 破译基因密码 黄三文至今仍清晰地记得上世纪80年代初，家乡的农民种植袁隆平培育的杂交水稻后产量翻了一番的场景。从那时起，他就对袁隆平非常崇拜。高考填志愿时，他报考了北京农业大学，学习植物育种学。 2004年，我国虽然已开展成为蔬菜生产和消费大国，实现了蔬菜的均衡供给，但与美国、荷兰、以色列等国家相比，我国的蔬菜育种水平差距仍然很大，很多蔬菜研究工作只能参考国外资料。面对此种状况，黄三文毅然放弃了在英国攻读博士后的时机，回国从事蔬菜基因组研究。 2022年2月4日，黄三文作为中方首席科学家参与了大型国际合作工程——国际马铃薯基因组方案。在进行比照研究期间，他觉察国内外黄瓜遗传育种研究一直落后于番茄、白菜等主要蔬菜作物，没有完整的分子标记遗传图谱，其中研究最透彻的遗传图谱也只有200多个分子标记，严重制约了黄瓜遗传育种研究。 别小看了黄瓜，它能在局部范围改善或创造出适宜的气象环境。黄瓜在我国每年播种面积约1500万亩，约占世界黄瓜播种面积的50%。黄瓜约有2.3万个基因，是现在着花植物中基因数目最少的，从它入手研究，难度低，假设能攻下它的遗传基因图谱，就为研究其他蔬果打下根底，前景不可估量。当黄三文重新确定团队的突破重点时，很多人提出异议。“我们总不能样样都跟在别人后面亦步亦趋，我们也要敢于走在前面。〞黄三文反驳的语气很冲动，但又很坚决，不容置疑。 黄三文每天风雨无阻地下地干活，和农作物亲密接触，观察植物长势、病虫害生长等情况，一一做好纪录，然后回到实验室分析数据，追根溯源，大胆采用最新测序技术与传统技术相结合的测序手段进行研究。 日复一日的坚持，两年后他们终于破译了黄瓜的基因组遗传密码，从而翻开了探究瓜类蔬菜多样性和功能基因的大门。 寻找苦味“元凶〞 在破解了黄瓜的基因密码后，如何能有效地将研究成果运用到蔬菜种植上，成为黄三文研究的新课题。“现在，我们所吃的黄瓜香脆可口，略带甘甜。可实际上，已往的黄瓜多数都有苦味，尤其在南方生长的黄瓜更苦。这种苦味不仅影响了蔬果的品质，也影响了农民的生产效益。〞黄三文说。 一些专家认为黄瓜有苦味是缺水造成的，黄三文覺得这种说法有一定道理。但黄三文根据经验大胆推测，有的黄瓜味苦可能由于存在某种物质，这种物质只有在黄瓜生长中遇到干旱、高温、泥土盐碱化等恶劣环境时才会分泌。 为了验证这一推测，黄三文和他的研究团队系统收集了世界各地的3342份遗传资源，涵盖了所有野生和人工栽培的黄瓜类型。通过日复一日的实验，黄三文的团队终于找出元凶——葫芦素C，极少量的葫芦素C就能造成苦味，甚至比咖啡因还要苦100倍。可怎样去掉黄瓜中的苦味呢？曾有荷兰育种专家提出了一种方法，即把葫芦素C粉碎掉，但这样做同时也会牺牲黄瓜的抗虫性。 黄三文认为荷兰专家的做法不可取。可是如何更加精准调控苦味，让可食用部位不苦，在其他部位苦，从而既保证果实品质，又保证黄瓜仍具有防御虫害的能力呢？陷入沉思的黄三文突然灵机一动，“或许从基因中能找到解决问题的钥匙。〞 于是，从2023年起，他带着团队包下一片20亩的试验田，采用基因诱变的方法种植黄瓜，探寻苦味开关。夏季，温室大棚内酷热难耐，但为了掌握第一手资料，黄三文每天雷打不动地去试验田里给黄瓜逐一人工授粉、选种，观察并记录生长情况。每年的4月到11月，他和团队成员每天需工作12小时以上。 尝出来的科研成果 “逐一品尝，逐一筛选。〞一天，黄三文郑重其事地向团队宣布了研究方案。大家面面相觑，“20亩地的黄瓜要逐一品尝？〞很多人认为黄三文在开玩笑。 “这是一项繁琐的工程，还有可能什么都发现不了，但必须有人去做。〞黄三文毅然决然地说。 按要求3人一组同时品尝，每根黄瓜需要品尝3次，每尝一口，都必须要用纯洁水漱一下口，以免影响对下一口黄瓜味道的判断，要三人感觉一致才能最终下判定。那段时间，有的人一见到黄瓜就反胃。就这样，团队一共品尝了6万多根黄瓜、18万片黄瓜叶子，才找到了2株不苦的黄瓜。 那2株不苦的黄瓜让黄三文如獲至宝，种子那么被当成珍宝一般保管了起来。只要能研究透不苦黄瓜的基因，就能破解黄瓜苦味的密码。这个过程说来简单，他们却用了整整3年时间，做了上千次的实验，才发现了控制黄瓜苦味物质合成的9个基因，并顺藤摸瓜地发现有2个控制苦味物质合成的基因，它们分别藏在叶片和果实中。经过不断探索，黄三文团队终于能把控制苦味合成的“开关〞关上，不让黄瓜变苦;并把叶片控制苦味物质合成的“开关〞翻开，让叶片苦来抵御虫害。 在此根底上，他们和湖南省蔬菜研究所培育了“蔬研〞系列新品种黄瓜，成功解决了华南地区黄瓜品种变苦而丧失商品价值的难题，在湖南、湖北、福建、广东进行大面积推广，仅那一年就创造了约80亿元的经济价值。而此时，距离黄瓜基因组方案启动已过去整整7年。 黄瓜研究工程的成果带动了其他蔬菜的基因组研究，黄三文的研究团队先后在国际顶尖期刊发表10多篇研究论文，使我国蔬菜基因组研究进入国际领先行列。 “以前菜农担忧黄瓜变苦了卖不出去，我们培育的黄瓜新品解决了这个问题。口感好的黄瓜，大家都喜欢吃。〞黄三文说，自己的研究能造福农民，是他最开心的事。 如今，黄三文正带队开展另一项科研攻关--恢复番茄原来的口味。“现在大家都说番茄没有以前好吃了，我就是要解决这个问题。〞目前，他们已锁定了控制番茄口感的50个基因，相信在不久的未来，记忆中的美味番茄将摆上人们的餐桌。 摘自莫愁