「在連恐龍都滅絕的白堊紀末，多倍體植物仍『頑強』地存活並大量繁殖。」近日，以「多倍體作物基因組解析與品種改良」為主題的第637次香山科學會議在北京召開。會上，一位專家生動地描述了多倍體作物超強的抗逆與適應性。
與會專家指出，面對多倍體作物基因組研究的機遇與挑戰，我國科學家應強化科研使命，加強合作交流，共同實現農業和人類社會的可持續發展。
得天獨厚的優勢
據報導，70％左右的高等植物是多倍體，包括小麥、棉花、油菜等重要的糧、棉、油作物。因其具有生物與非生物脅迫抗性強、適用性強、生物與經濟產量高，水肥利用效率高等優勢，從而成為重要的育種方向。
「我國是農業大國，在多倍體作物的研究中有著得天獨厚的優勢。」中國農業科學院油料作物所研究員劉勝毅告訴《中國科學報》記者，國家對於農業科研扶持力度較大，通過近十年來科學家們的努力，我國的多倍體作物研究已躍居世界第二位。
如今，分子生物學，遺傳學特別是基因組學研究的快速發展，也為新型作物定向馴化和創製提供了前所未有的能力和條件。「在大好形勢下，我們更應聚焦前沿，引領多倍體研究邁向新階。」本次會議執行主席，中國工程院院士劉旭表示。
研究成果顯著
近年來，小麥、棉花、油菜等多倍體作物的基因組測序等方面取得了突破性的進展。會議上，專家們紛紛就各自領域匯報了最新的研究成果。
普通小麥是典型的異源六倍體植物，同時也是我國第二大口糧作物。「普通小麥在品質、產量和適應上具有獨特的特性和特徵，但是對根系性狀變異的認識非常有限。」中國農業大學農學院教授倪中福介紹了團隊的相關研究，提出TaLBD16基因為調控不同倍性小麥苗期側根數目變異的關鍵基因。
同時，利用表觀遺傳學研究多倍體機制也成為科學熱點。本次會議執行主席，中國科學院院士朱玉賢對轉座子參與棉屬基因組的演化和基因的表達調控方面做了相關闡述，並對棉花抗枯萎病的GWAS進行了分析。他表示，GaGSTF9基因的啟動子上極易產生SNP，抑制該基因表達，出現易感性狀，說明GaGSTF9可能負責調控棉花枯萎病抗性。
「隨著CRISPR/Cas9介導的基因組編輯技術在棉花上的成功應用，更多有益的育種材料會很快地被創製成功。」他說。
機遇與挑戰並存
儘管有關多倍體作物的研究已經取得了一些成績，然而由於多倍體物種的基因組結構複雜，基因組測序沒有完成，一些關鍵的理論問題並沒有從根本上得以解決。
這些問題主要包括多倍體的起源（如小麥B亞基因組）、多倍體優勢機理、多倍體中部分亞基因組多樣性偏低、多倍體二倍化、多倍體的基因表達與調控等。劉旭表示，上述問題嚴重製約了多倍體優勢的開發利用與多倍體育種的進展，而小麥、棉花、油菜等多倍體作物基因組測序為解決上述問題提供了難得的機遇。
為此，專家們認為，我國應該抓住時機，加強領域研究。各單位應該相互協作、發揮各自的優勢、協同攻關，為我國相關農業基礎研究及作物生產作出貢獻。