編輯|孫潔

柑橘團(tuán)隊(duì)的“甜橙密碼”

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團(tuán)隊(duì)，永遠(yuǎn)是科研至關(guān)重要的發(fā)展動(dòng)力，一個(gè)優(yōu)秀的科研成果背后，一定有一個(gè)由一群優(yōu)秀且團(tuán)結(jié)的“奮斗人”組成的團(tuán)隊(duì)。

國(guó)產(chǎn)鮮食柑橘全年可見，這在以前是不可能實(shí)現(xiàn)的。為了避免柑橘集中上市造成的賣難問(wèn)題，也讓人們隨時(shí)都能吃到國(guó)產(chǎn)鮮柑橘，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)鄧秀新院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，正在讓不可能變?yōu)榭赡?。團(tuán)隊(duì)，永遠(yuǎn)是科研至關(guān)重要的發(fā)展動(dòng)力，一個(gè)優(yōu)秀的科研成果背后，一定有一個(gè)由一群優(yōu)秀且團(tuán)結(jié)的“奮斗人”組成的團(tuán)隊(duì)。

科研創(chuàng)新 解碼“多胚”機(jī)理

2017年4月11日，鄧秀新院士領(lǐng)銜的柑橘團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)權(quán)威刊物發(fā)表了無(wú)性生殖領(lǐng)域取得的研究進(jìn)展。這項(xiàng)工作以柑橘原始種、野生種和栽培種的基因組為基礎(chǔ)，采用比較基因組、遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組等方法解析了柑橘“多胚”形成的分子基礎(chǔ)，鎖定了關(guān)鍵基因CitRWP。

該研究完成了四個(gè)柑橘代表種的基因組，利用單分子測(cè)序技術(shù)（PacBio）構(gòu)建了迄今為止最為完整的柑橘基因組，其中Contig N50為2.2 Mb，是已經(jīng)報(bào)道的柑橘基因組的18倍以上。基因組比較分析發(fā)現(xiàn)柑橘品種特有的基因組區(qū)段大部分為重復(fù)序列及未知功能的基因，大約有1/5的基因已知功能并富集在抗性、蛋白水解及果膠裂解等生物學(xué)途徑。本研究進(jìn)一步對(duì)本室搜集的100份代表原始、野生和栽培柑橘進(jìn)行深度測(cè)序并群體比較，分析表明原始柑橘的遺傳多樣性最高，栽培柑橘中的生殖和能量代謝相關(guān)的基因受到了選擇。

種子由多到少、由大到小，以及生殖模式由單胚到多胚的轉(zhuǎn)換是柑橘“原始-野生-栽培”過(guò)程中最明顯的演化規(guī)律之一。絕大多數(shù)植物的胚由受精卵發(fā)育而來(lái)，而柑橘珠心組織的體細(xì)胞也可發(fā)育成胚，叫做珠心胚。大多數(shù)柑橘品種一粒種子可產(chǎn)生2-10個(gè)珠心胚，進(jìn)而萌發(fā)成多棵珠心苗，稱之為多胚性。柑橘的多胚性是自然界中最穩(wěn)定的無(wú)融合生殖類型之一，具有獨(dú)特的研究與育種價(jià)值。本研究利用柑橘基因組平臺(tái)優(yōu)勢(shì)結(jié)合前期構(gòu)建的遺傳群體，針對(duì)性設(shè)計(jì)了極端表型混池測(cè)序和局部基因關(guān)聯(lián)分析的策略，將柑橘多胚位點(diǎn)定位到一段80-Kb的區(qū)域，包含11個(gè)候選基因。進(jìn)一步精細(xì)剖析發(fā)現(xiàn)候選基因CitRWP與多胚性狀的關(guān)聯(lián)程度最高，并表現(xiàn)出胚珠特異表達(dá)的特點(diǎn)，且在多胚的表達(dá)顯著高于單胚。在多胚柑橘品種中，該基因啟動(dòng)子區(qū)域有MITE（Miniature Inverted-repeat Transposable Element）轉(zhuǎn)座子插入，并在786份自然變異資源中與多胚性狀完全共分離。

柑橘多胚基因的發(fā)掘和利用對(duì)于固定優(yōu)良基因型、排除珠心胚的干擾、提高育種效率具有重要意義。在柑橘苗木繁育中常利用多胚性來(lái)生產(chǎn)整齊一致的砧木或品種，在柑橘馴化和栽培過(guò)程中多胚性也常被人們利用保存優(yōu)良基因型。

這篇論文是鄧秀新柑橘團(tuán)隊(duì)基因組研究的又一成果。

早在2013年，柑橘團(tuán)隊(duì)在《自然遺傳學(xué)》雜志發(fā)表了柑橘（蕓香科）第一例基因組，并解析了甜橙果實(shí)富含維生素C的分子基礎(chǔ)，破解了甜橙基因“密碼”。在此后研究中，團(tuán)隊(duì)有意識(shí)地鎖定甜橙農(nóng)藝性狀，有利于培養(yǎng)出更好、更健康的品種。經(jīng)過(guò)4年的努力，柑橘團(tuán)隊(duì)自主完成了5例基因組，從上游到下游建立起一套適合于多年生果樹作物開展正向遺傳學(xué)研究的方法，并在果實(shí)品質(zhì)和無(wú)性生殖研究取得新進(jìn)展。

甜橙基因圖譜是中國(guó)自主完成的首個(gè)果樹作物基因組序列圖譜，也是世界上第一例蕓香科植物基因組圖譜。據(jù)了解，國(guó)際柑橘基因組計(jì)劃2003年啟動(dòng)以來(lái)，直到2011年1月，才釋放了克里曼丁橘和甜橙的基因組草圖，克里曼丁橘主要栽培在地中海地區(qū)，只占世界柑橘產(chǎn)量的不到10%。一直以來(lái)，各國(guó)科學(xué)家期望獲得高質(zhì)量的甜橙基因組圖譜。2011年，鄧秀新和阮一駿的團(tuán)隊(duì)開始繪制甜橙基因圖譜。不到兩年，即得到覆蓋率近90%的高質(zhì)量圖譜。業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)稱，甜橙基因測(cè)序代表了“中國(guó)速度”。該研究使得中國(guó)成為繼以色列和日本之后的世界上第三個(gè)獲得柑橘原生質(zhì)體再生植株的國(guó)家。

近10年來(lái)，柑橘團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上發(fā)表柑橘研究論文占中國(guó)科學(xué)家的四分之一。鄧秀新帶領(lǐng)的柑橘團(tuán)隊(duì)在柑橘種質(zhì)資源與遺傳改良研究、對(duì)中國(guó)柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及為促進(jìn)國(guó)際柑橘學(xué)術(shù)交流等方面做出了杰出貢獻(xiàn)。

此次研究為進(jìn)一步精確利用“多胚性”分子設(shè)計(jì)輔助柑橘育種提供了基因資源，同時(shí)對(duì)于大田作物引入無(wú)融合生殖性狀固定雜種優(yōu)勢(shì)也具有借鑒價(jià)值。

鄧秀新說(shuō)，農(nóng)業(yè)科研不是簡(jiǎn)單地去教農(nóng)民種幾棵樹，而應(yīng)該跳出純技術(shù)指導(dǎo)的思維，站在世界柑橘產(chǎn)業(yè)的前沿，將技術(shù)作為產(chǎn)業(yè)的一個(gè)要素加以考慮，與觀念、市場(chǎng)相結(jié)合，形成產(chǎn)業(yè)鏈，從而真正推動(dòng)我國(guó)柑橘產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

富民增收 科研寫在大地上

柑橘是世界第一大水果，也是我國(guó)南方第一大水果，2014年產(chǎn)量3492萬(wàn)噸，占我國(guó)水果總產(chǎn)量的21%。柑橘往往生長(zhǎng)在山區(qū)和貧困地區(qū)，也因此成為扶貧的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)80年代中后期，柑橘產(chǎn)業(yè)一度成為三峽庫(kù)區(qū)移民就地安置的支柱產(chǎn)業(yè)。但由于當(dāng)時(shí)對(duì)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)不深，一些產(chǎn)區(qū)盲目發(fā)展，導(dǎo)致建園標(biāo)準(zhǔn)低下、品種結(jié)構(gòu)不優(yōu)、成熟期過(guò)于集中、良種率不高，柑橘產(chǎn)業(yè)整體效益低。

面對(duì)我國(guó)柑橘品質(zhì)長(zhǎng)期徘徊不前的局面，鄧秀新帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)沖了上去。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)早在20世紀(jì)50年代就開始研究柑橘，1987年獨(dú)立培養(yǎng)出了新中國(guó)第一位專門從事柑橘研究的果樹學(xué)博士——鄧秀新。之后，為發(fā)展我國(guó)柑橘產(chǎn)業(yè)，鄧秀新的研究不再局限于品種，他構(gòu)建了一個(gè)與世界柑橘技術(shù)先進(jìn)水平同步前行的果樹學(xué)科體系和團(tuán)隊(duì)。這個(gè)隊(duì)伍有18名在職人員，其中，10名教授，5名副教授，他們由品種、栽培、病蟲害、無(wú)病毒、品質(zhì)分析以及柑橘經(jīng)濟(jì)等方面人員構(gòu)成。這支“能文能武”的隊(duì)伍，不僅在各自的學(xué)科上獨(dú)具建樹，而且能到生產(chǎn)中去解決實(shí)際問(wèn)題。

從實(shí)驗(yàn)室的品種培育到果園里的選種，到產(chǎn)后處理，再到市場(chǎng)營(yíng)銷，鄧秀新團(tuán)隊(duì)的研究覆蓋了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條，支撐了整個(gè)柑橘產(chǎn)業(yè)體系。

通過(guò)與業(yè)務(wù)主管部門溝通，團(tuán)隊(duì)制定出我國(guó)柑橘區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、三峽庫(kù)區(qū)柑橘發(fā)展產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。利用中國(guó)柑橘學(xué)會(huì)交流平臺(tái)，每年精心組織國(guó)內(nèi)外專家作報(bào)告，將大量的國(guó)內(nèi)外技術(shù)、市場(chǎng)行情在會(huì)上交流，使柑橘界在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上形成一些共識(shí)，將柑橘產(chǎn)業(yè)由過(guò)去的盲目發(fā)展進(jìn)入到政府引導(dǎo)、專家指導(dǎo)和市場(chǎng)調(diào)節(jié)的有序發(fā)展階段。

學(xué)科先后建立了國(guó)家果樹脫毒種質(zhì)資源室內(nèi)保存中心、國(guó)家柑橘育種中心及國(guó)家柑橘一級(jí)采穗圃，湖北省柑橘工程技術(shù)中心以及國(guó)家臍橙引智示范基地；構(gòu)建了一個(gè)從柑橘品種、脫除病毒和病毒檢測(cè)、提供無(wú)病毒良種的完整技術(shù)體系。這一體系的建立和運(yùn)行，保證了大量無(wú)病毒良種通過(guò)合法渠道從國(guó)外引進(jìn)，每年將10個(gè)左右的品種進(jìn)行病毒脫除。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，通過(guò)自己選育與引進(jìn)相結(jié)合，幾年來(lái)，鄧秀新帶領(lǐng)課題組為柑橘主產(chǎn)區(qū)提供臍橙、柑橘、柚子等良種達(dá)60余種，無(wú)病毒種苗100余萬(wàn)株。

多年來(lái)，鄧秀新帶領(lǐng)課題組先后選育了“華柑2號(hào)”“早紅”等新品種，引進(jìn)篩選了“紐荷爾臍橙”“紅肉臍橙”“倫晚臍橙”等品種，這些品種有效改善了品質(zhì)，加速了我國(guó)柑橘品種的更新?lián)Q代，為加快江西贛南、三峽庫(kù)區(qū)等柑橘優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)帶建設(shè)做出了貢獻(xiàn)。近年來(lái)，柑橘年產(chǎn)量穩(wěn)居世界前列，出口量從20多年前的幾十萬(wàn)噸增長(zhǎng)到目前的約百萬(wàn)噸，更是培育出很多優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)柑橘品牌遠(yuǎn)銷國(guó)際市場(chǎng)。

最大的變化發(fā)生在革命老區(qū)江西贛州。從引種培育到規(guī)劃發(fā)展、規(guī)模發(fā)展，再到今天的產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展，贛州柑橘產(chǎn)業(yè)的每一次升級(jí)，都凝聚了鄧秀新和團(tuán)隊(duì)的心血與智慧。

近年來(lái)，勞動(dòng)力加速轉(zhuǎn)向城市，給贛南臍橙產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)挑戰(zhàn)。2003年，15元在贛州就能請(qǐng)到一個(gè)幫工，到2011年則需要200元。針對(duì)這一變化，鄧秀新帶領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)柑橘產(chǎn)業(yè)體系的專家，推廣肥水一體化、省力化和機(jī)械化等技術(shù)，在一定程度上緩解了勞動(dòng)力成本上升帶來(lái)的壓力。

如今，贛南臍橙名滿天下。2015年，贛州臍橙種植面積已達(dá)到158萬(wàn)畝，果農(nóng)人均收入5000元。讓鄧秀新印象最深的是，前幾年他去贛南給農(nóng)民講課，很多人騎自行車來(lái)聽課，再往后是騎摩托車來(lái)聽課，現(xiàn)在，不少人是開小車來(lái)聽課。

全國(guó)3000多萬(wàn)畝柑橘，怎樣才能發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值？鄧秀新和他的團(tuán)隊(duì)，仍在為柑橘產(chǎn)業(yè)富民增收而不懈努力

鄧秀新

中國(guó)工程院院士，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（柑橘）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家，農(nóng)業(yè)部果樹顧問(wèn)專家組組長(zhǎng)。長(zhǎng)期致力于柑橘細(xì)胞工程與遺傳改良等方面的研究。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成了世界上第一例蕓香科植物基因組圖譜—甜橙基因組圖譜。從砂糖橘、秭歸晚熟臍橙到夏橙、蜜橘，二十多年來(lái)，鄧秀新帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，讓國(guó)產(chǎn)鮮食柑橘全年不斷檔變?yōu)榭赡?，使中?guó)臍橙由進(jìn)口變成出口、使我國(guó)柑橘事業(yè)跨入世界先進(jìn)行列。