3000株水稻基因组序列于世界饥饿日公开发布

2014-06-29 | 作者: 华大基因 | 标签: 水稻基因组

来源:华大基因

全球有近十亿人口长期挣扎于贫困和饥饿状态,因饥饿而死的人远比艾滋病、疟疾更多。这一切需要被改变,为全球提供充足的粮食就是其中一种办法。

袁隆平老先生发明的杂交水稻带来了农业革命,避免人类陷于饥饿。可随着世界人口的与日俱增(2050年预计突破96亿),我们还需要进一步提高作物产量、开发具备高产量、高营养价值、能够在干旱,病虫害,疾病或贫瘠土壤条件下生长的粮食作物,同时减少农业活动对环境的影响,这一点,华大基因一直在努力。

2002年4月5日,由华大基因等中国研究机构完成的《水稻(籼稻)基因组的工作框架序列图》发表在Science杂志上。

2005年日本、美国、中国等多国科学家完成第一个高质量水稻基因组序列图谱,但在培育改良具有更好适应性的水稻品种等育种实践方面却成效甚微。

2014年5月28日,由中国农业科学院、国际水稻研究所、华大基因联合开展的3000株水稻基因组测序文章在GigaScience正式发表,且整套水稻基因序列以可引用形式在该杂志的附属开放获取数据库GigaDB中公开,将为全球研究人员提供海量的水稻基因序列资源。该项目产生的数据是目前已公开水稻序列数据量的四倍,为改善全球尤其是最穷困地区的粮食安全提供了资源。这一成果也标志着3000株水稻基因组项目第一阶段的完成。

不同植株间存在自然变异,而了解这些不同性状发生的遗传机制,将有助于成功培育出可高度适应不同环境的杂交品种。“3000株水稻基因组项目”所产出和公开的大量遗传信息将最终被应用到智能育种实践中,为解决这些挑战迈出了重要的一步。

3000株水稻项目的意义
由三家研究所发起的合作不仅公开了13.4TB的数据资源,而且他们还收集了每株水稻的种子(存放于国际水稻研究所的水稻基因资源库中)。储存这些种子对充分利用这些遗传信息已知的水稻品种来开发和验证最适合不同环境的杂交株是十分必要的。然而,实现这一目标的另一条件是这一信息可以使研究人员和育种专家直接将遗传信息(基因型)和不同植株的性状特征(表型)联系起来。这需要仔细评估和管理每株水稻的重要农业性状特征,之后再在可用的基因组序列中与其相应的遗传标记相关联。

全面了解一个植物的遗传组成可以使研究人员鉴定与特定性状特征相关联的遗传标记,并且可以更好地了解不同的基因相互作用是如何影响植物的表型的。但这个过程需要投入大量的精力与人力。因此,这些向全球植物育种学家和科学家免费公开的数据,将极大地推动水稻的基因型/表型之间关联的研究,同时对加深植物生物学的理解提供了丰富的资源。

来自科学家的评论
中国农业科学院项目负责人黎志康博士表示,3000株水稻基因组项目是目前正在为亚非地区贫困农民提供资源所进行努力的一部分,旨在造福生活在16个目标国家(8个非洲国家和8个亚洲国家)的2000多万水稻农户。“大部分亚洲人民以水稻为主食,并且非洲水稻消耗量逐年递增。”黎博士指出,“无论是现在还是将来,随着资源(水和土壤)锐减,粮食安全将是或已是这些国家所面临的最大挑战。作为水稻遗传学、育种和基因组学领域的一名科学家,助力解决这项问题无疑是我们的梦想。”

华大基因院长王俊博士补充道:“人口激增和愈演愈烈的环境危机已经让全球粮食短缺和安全面临巨大的挑战。华大基因致力于通过基因组学技术实现快速、可控、高效的分子育种模式。这为农业育种开辟了一条新道路。通过与中国农业科学院(CAAS)、国际水稻研究所(IRRI)和盖茨基金会的协作努力,我们已经向以大数据为基础的农业研究和数字化育种迈出了重要一步。我们深信所作出的每一步努力都将使我们离造福人类这一终极目标更近一步。”

国际水稻研究所总负责人Robert Zeigler博士表示:“3000株水稻基因组数据的公开将极大地增进育种计划的实力,以克服不久将来人类所面临的关键性障碍。”对于这个项目,Robert Zeigler博士又补充道:“这将为水稻遗传学补充大量的知识,使全球研究团体可以进行更详细的分析,从而最终使在最艰难的环境条件下种植水稻的穷苦农民获益。”

关于GigaScience和GigaDB数据库
GigaScience是由华大基因和生物医学中心(Biomed Central)共同创办的开放获取且数据公开的大数据期刊。发表在GigaScience杂志上的内容还包括储存于GigaDB数据库中的相关数据。GigaDB数据库中的每个数据集都有一个数字对象标识符(DOI),可用于引用,检索和在标准的科学文献中追踪数据,它为研究人员提供了一个强有力的动机去更加快速地发布大量、密集型的数据集供科研团体使用。除了将数据公开于GigaDB数据库中之外,为了使科研人员最大程度的获取这些数据,3000株水稻基因组数据也同时提交到SRA数据库(PRJEB6180)。

与饥饿有关的研究
2013年,非洲孤生作物联盟宣布非洲植物育种学院正式成立,将有助于改善非洲小农户及其家庭生计,提升非洲粮食供给,减少饥饿。该联盟主要包括非洲联盟-非洲发展新伙伴计划(AU-NEPAD机构)、玛氏公司、世界混农林业中心、华大基因、美国生命技术公司、世界野生生物基金会、加利福尼亚大学戴维斯分校、iPlant协作、以及中东非生物科学中心-国际家畜研究所,旨在应用最先进的仪器和技术,完成100种非洲传统作物的基因组测序、组装及注释工作,为生产更多具有高营养价值的作物品种提供指导。

2011年,华大基因和国际热带农业中心开展5000份木薯种质资源基因组测序项目,加快高产、优质新品种培育的进程,全面提升木薯分子育种水平。木薯是热带地区人民的第四大作物,主要在非发达国家种植,提高其产量有利于缓解该区人民的贫困与饥饿。

目前,盖茨基金会正在与中国农业科学院、华大基因合作研发绿色超级稻,该稻产量极高高产,却只需要较少的肥料和水。

今天九月的第九届ICG大会上,华大基因还邀请了众多学者及行业领袖共同就“生物技术推动农业经济可持续发展”、“新农业经济的发展”、“孤生作物基因组学研究”、“主要粮食作物研究”等议题展开讨论,希望通过基因科技来战胜饥饿这一世界难题。

来源:华大基因

相关文章