参与国际水稻基因组计划的中、美、日、法等国科学家合影。
日本、美国、中国等多国科学家在11日出版的英国《自然》杂志上报告说,他们已绘制完成了“水稻基因组序列全图”,其覆盖率和精确度均远远高于此前发表的草图。据称,这是目前在高等生物中最精确、最完整的测序工作之一。
这次“国际水稻基因组测序计划”始于1998年,由日本、美国、中国等10个国家和地区参加。此次绘制完成的水稻基因组全图不仅定位了水稻中的37500个基因,而且还率先在动植物中完成了对着丝粒的测序。除已经完成测序的水稻1、4、10号染色体外,其余染色体的测序分别由日本(5条)、美国(2条)、中国台湾(1条)、法国(1条)完成,印度、韩国、巴西等参与了部分染色体测序工作。
2002年底,科学家们初步绘制完成了水稻基因组草图。中国科学院上海生命科学研究院国家基因研究中心参与了这项国际大型研究工作。该中心专家接受新华社记者采访时介绍说,在草图的绘制中,中国科学家就曾圆满完成了水稻4号染色体的精细序列测定和分析工作。在接下来的全图绘制中,中方科学家仍然积极参与国际合作,承担并完成了水稻籼、粳两个亚种间全基因组序列的比较及水稻基因组着丝粒序列的分析工作。
另据介绍,中方科学家还填补了水稻4号染色体序列的4个物理空缺和近300个序列空缺,使得4号染色体仍然是测序最完整的染色体之一。
水稻是迄今第一个被测序的农作物,对于世界上的半数人口而言,水稻是人们赖以生存的最重要的粮食作物。“国际水稻基因组测序计划”认为,测序工作对于水稻改良极其重要。科学家可以根据测序得到的精确序列,对水稻中具有重要农业性状的基因进行鉴定。例如,通过鉴定影响生长习性的基因来提高产量,通过鉴定光照周期基因来拓展优良栽培稻种的种植范围等。从而在如今这样一个农业越来越受到约束的时代,满足日益扩大的世界人口对粮食的需求。
浩大繁芜的水稻“基因天书”终于完成了“终结篇”——今天出版的英国《自然》杂志,刊登了一张迄今为止最精确、完整的水稻全基因组序列完成图,它宣告:这一历时6年半的国际大科学工程圆满结束。
值得一提的是,在上海和台湾科学家的共同努力下,我国对国际水稻基因组计划的贡献率达20%,写下了绚烂的“中国卷”。
“这是继人类基因组计划之后,科学家完成的又一项重要测序工作!而且比原计划提前3年完成!”项目协调人、日本科学家佐佐木卓治兴奋地介绍,科研人员总共定位了水稻中37500个基因。相比3年前的“草图”,新绘制的“精细图”覆盖率达到95.3%,误差率不超过万分之一,并首次在高等动植物中完成了对着丝粒的测序。
水稻总共有12条染色体,其中蕴藏着高产优质、美味色香以及与抗病抗虫、抗逆等性状相关的遗传信息。在此次国际分工中,以中科院上海生命科学研究院国家基因研究中心为首的项目组负责第4号染色体精确测序任务,位于我国台湾的“中央研究院”植物研究所则揽下了第5条。
中科院国家基因中心主任韩斌博士在接受本报专访时说,早在2002年11月,上海科学家就率先完成了“包干区”工作,论文单独发表于《自然》杂志上。此后2年中,项目组精益求精,进一步填补了4个物理空缺和近300个序列空缺,使4号染色体成为精细图中最完美的“篇章”之一。
此外,上海科学家还比较了2种不同水稻亚种——“日本晴”和“籼稻93-11”的基因组序列,并承担了论文中有关水稻着丝粒序列分析、撰写的全部工作,得到计划协调人的高度评价。
“此次测序的完成,得益于国内和国际科学家的通力、高效合作。”韩斌博士表示,通过参加这一大科学计划,中国提升了自己的国际影响,同时也在信息、技术、资源和人才方面受益良多。
据悉,水稻“基因天书”破译之后,科学家将进一步寻找水稻的遗传“秘密”和重要功能基因,从而引领基因育种新时代的到来。韩斌解释,过去靠人工经验,10-15年才能育成一个水稻新品种;而依靠先进的分子育种技术,这一过程有望加快到3-5年,对于满足全世界日益增长的粮食需求具有重要意义。
国际水稻基因组计划大事记
国际水稻基因组计划启动于1998年,由中国、日本、美国、法国等10个国家和地区共同发起承担,选择以遗传标记相对完善的典型粳稻品种“日本晴”为研究对象,测定水稻12条染色体的基因组序列,最后绘制出全部基因图。
1998.2 测序工程启动
2002.11 中国、日本率先完成水稻第4号和第1号染色体的序列精确测定,并在英国《自然》杂志上发表了有关成果。
2002.12 水稻基因组“草图”绘就
2003.6 美国科学家完成了水稻第10号染色体的序列精确测定,研究结果发表在美国《科学》杂志上
2004.12 水稻基因组“精细图”全部完成
2005.8“ 精细图”刊登于《自然》杂志上