作者:高雅丽 来源:中国科学报 发布时间:2017/9/4 9:33:13
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上海市资源植物功能基因组学重点实验室:
谱写院地合作新篇章

 

■本报见习记者 高雅丽

近来,一篇揭示甘薯起源的论文“火了”。作为中国第四大农作物,每年中国的甘薯产量占全球总产量的80%以上,但其复杂的遗传背景一直制约着甘薯的研究。这篇论文让科学界在多倍体基因组学领域取得了重大突破,也开创了多倍体复杂基因组分析的先河,杨俊博士是论文的第一作者。

同时,这项科研成果也是上海辰山植物园开园7年来,在科研领域获得的里程碑意义的突破,是上海市资源植物功能基因组学重点实验室成立3年来取得的重要进展。当前,实验室汇集了多位年轻的植物研究人才,院地合作的集聚效应正在逐渐显现。

“起步晚起点高”的实验室

2014年9月30日,上海市资源植物功能基因组学重点实验室开始筹建,2016年12月正式通过验收,依托上海辰山植物园,与复旦大学生命科学学院、上海师范大学生命与环境科学学院、上海交通大学农业与生物学院共建。

实验室主任胡永红对《中国科学报》记者说:“我们是上海市政府和中科院合作的机构,中科院院士、辰山植物科学研究中心主任陈晓亚为实验室制定了研究方向和研究目标,在建设过程中起了非常重要的作用。现在我们主要有两个研究方向,一个是华东珍稀濒危植物保育,为国家林业局提供技术、体系支持;另一方面是研究药食同源植物,现在实验室已经梳理了一百多种药食同源植物的名单。”

据胡永红介绍,实验室现在基于植物园丰富的植物资源,利用功能基因组学手段,开展资源植物功能基因挖掘及种质创新研究,对一些植物资源进行改造提升。对此,他打了个比方:“药食同源的植物在中国有上千年的历史,就像青蒿素一样,我们知道它有用,但怎么有用却不是很清楚,这也正是我们研究的内容。”

目前,实验室拥有药用植物与次生代谢研究组、牡丹组学与种质创新研究组、食用药物与健康、旋花科进化组等多个课题组。在两年的建设期间,重点实验室围绕着牡丹、鼠尾草属、莲属、蕨类等资源植物,收集了大量的植物资源,构建了13000多份样品的基因库,建成了较为完善的支撑平台。

同时,实验室也成立了学术委员会。胡永红说:“学术委员会每年召开一次会议,对全年工作进行点评,许智宏院士是学术委员会主任。大家都是直接点问题、指方向,从来没有套路的‘好话’,学术委员会对实验室发展有非常大的支持。”

据了解,上海有120多家重点实验室,每三年考评一次。对于资源植物功能基因组学重点实验室,胡永红用“起步晚但起点高”来概括,“考评压力非常大,但这几年基于我们的科研成果,实验室重要性和显著度都在提升。”

从“植物”到“植物”的研究

丹参、黄芩、牡丹,对于普通民众而言,它们也许仅仅只是一种可以观赏或药用的植物,但在实验室科研人员的眼中,这些既有观赏价值又有经济价值的重要资源植物,拥有着许多尚未解开的“谜题”。

胡永红说:“我们的研究就是从‘植物’到‘植物’,研究对象是原始的、一般性的植物,最后的产品是改良后的新植物。”据胡永红介绍,研究人员将通过组学手段,了解内含物有效的活跃成分、主要代谢路径以及控制这些代谢路径的关键基因,再利用分子技术手段,改编提升内含物产量。

丹参是药用植物与次生代谢组的主要研究对象,据粗略估计,每年以丹参为原料产出的药,产值相当于水稻的价值。现在实验室已经把国内100多种丹参收集齐全,下一步将收集欧洲、美洲的鼠尾草资源。

2011年,国家把牡丹籽油列为新资源食品,牡丹籽油成为国家一种战略资源,从2012年开始,胡永红集聚了一批科研人才,启动了功能基因组学研究项目,更深层次了解牡丹的进化、发育以及油脂代谢的路径。“牡丹油中不饱和脂肪酸含量很高,通过研究,我们培育出一批种子产量高、抗逆性强的牡丹单株。”

现在,荷花、石榴等植物都已纳入到实验室的研究体系中。胡永红说:“实验室拥有超过4000平方米的实验室和2000多平方米的温室,我们希望未来不断强化某一个点的研究,做到‘小而精’。”实验室在运行的三年里,共获得10项国家级项目,发表研究论文51篇,其中SCI论文32篇;申请国家专利13项,自主培育并登记新品种12个;引进人才15名和组建2个国际化课题研究组,同时与政府、企业合作在推广油用牡丹和荷花资源上也取得了明显的成效,超额完成了培育期间的各项指标。

打通国际交流与合作的道路

胡永红是全国园林植物专业领域第12个博士,也是上海第一个园林专业博士,2004年前往英国皇家植物园邱园进修,“经营一个高水平的植物园实验室”是他一直努力的目标。

在胡永红的牵线下,英国邱园等世界知名植物园都是实验室的“海外研究站”。他说:“实验室成立时间比较短,今后将不断引进国外先进高水平人员来这里组建团队,确定学术方向和研究内容,像石榴、黄芩、旋花科课题组,都是这种形式,效果非常好。”

在他看来,建立与国外大学、先进研究所的合作,是保证实验室与国际研究快速接轨、培养团队的有效方式,“年轻人在高手带领下,有机会到国外进行合作研究,可以快速成长,杨俊对甘薯起源的研究,以及他个人的学习科研经历,就是一个非常好的例子。”

对于一个新的实验室,每一步探索都非常珍贵。胡永红说:“院地合作最核心的部分是大家齐心合力在做事,虽然现在还会有摩擦、碰撞,但实验室在总体的操作、学术层面上,都是比较清晰、准确的。”

《中国科学报》 (2017-09-04 第6版 院所)
 
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