人民特稿：水稻基因研究的里程碑 人民網駐美國記者 王如君

美國最新一期《科學》雜誌設計的格外講究，封面大照片是一幅典型的中國梯田：青山處處婉延不絕，金燦燦的水稻層層疊疊，真乃如詩如畫。照片左下方摳出一個棕底色方塊，一簇稻穗點綴着兩個醒目的英文詞：水稻基因圖。所有這一切為的是凸顯該雜誌本期的長篇科學專論——《水稻（秈稻）基因組的工作框架序列圖》。這是由中國北京、杭州華大基因研究中心暨中國科學院基因組信息學中心、中國科學院遺傳與發育生物學研究所、中國雜交水稻研發中心以及美國華盛頓大學等12個單位合作完成的傑出成果。《科學》雜誌社論評價說，水稻基因組框架圖的論文是該領域“最重要意義的里程碑性工作”，“永遠改變了我們對植物學的研究”，對“新世紀人類的健康與生存具有全球性的影響”。

《科學》雜誌以長達14頁的篇幅介紹了中國專家研究成果的主要內容。該雜誌說，中國華大基因研究所、華盛頓大學基因組中心的於軍和11個中國研究機構的同事們測出了秈稻亞種(indica)的基因組序列，該品種是中國和亞太地區其他國家的一個主要品種。秈稻與另一個品種雜交能得到一個超雜交品種，其單產量比其他水稻品種高20%到30%。

據專家介紹，水稻（秈稻）基因工作框架圖是繼人類基因組之後完成測定的最大的基因組，也是迄今測定的最大植物基因組。論文報道的工作框架圖序列已基本覆蓋了水稻的整個基因組、92％以上的水稻基因。包括中國華大基因研究中心在內的各國科學家正在努力進行水稻基因組序列“完成圖”的工作，還將補充一些細節，但人類第一次對水稻已經有了全基因組層次的了解，水稻基因組的總體特點已經清晰。

除了技術上的創新之外，中國“水稻（秈稻）工作框架序列圖”與人類、擬南芥等已經測定的基因組序列進行比較，主要有八大發現：

1，水稻基因數目多。估計水稻基因組中基因總數在46022至55615之間，並基本確定了其中一萬多個基因的功能。其基因總數幾乎是人類基因組基因總數的兩倍；

2，“基因家族”成員多。水稻基因主要通過基因加倍而使“基因家族”的成員數目增加，但每一“成員”的功能比較單一。而人類主要通過一個基因產生多個不同的“編輯”產物；

3，基因頭尾差別大。大部分水稻基因的頭部與尾部組成不一樣。頭部的GC含量要比尾部高出1/4。編碼某個氨基酸所使用的遺傳密碼子偏向性不同。而在已測定的擬南芥基因組中基因的頭部和尾部的GC組成與密碼子的使用偏向性基本相似。這種差異增加了基因發現的難度。水稻基因組中的小基因難以發現，而人類基因組中的大基因則難以發現。

4，“垃圾”多在基因外。水稻、擬南芥與人類基因組都有很多不編碼蛋白質的“垃圾”序列。水稻的這些“垃圾”序列多位於基因之外，而人類卻在基因之內。正因為如此，水稻基因的平均長度只有4,500個鹼基，而人類基因的平均長度為72000個鹼基。可是這些“垃圾”裡面肯定有“寶貝”。“雜種優勢”的奧秘很可能與這些"“垃圾”中的“寶貝”有關；

5，禾本植物差別大。都屬於禾本科的水稻、小麥、高粱、玉米等是單子葉植物，擬南芥、大豆等是雙子葉植物。擬南芥已發現有2.5萬個基因，80%左右的基因在水稻的基因組中都可找到。而水稻基因組中只有一半不到的基因在擬南芥基因組中找到，找不到的基因中有相當一部分是新的基因；

6，秈稻粳稻不一樣。1/6的秈稻與粳稻的基因組不一樣。而不一樣的區域主要為多個備份的“移動因子”的不同；

7，水稻序列變異多。水稻相互之間的差異近1%，而人類序列的相互差異為千分之一左右。這些序列差異為育種提供了非常重要的分子標記；

8，“雜交優勢”露端倪。秈稻與雜交水稻母本的序列給雜交水稻的機制提供了新的啟示：“雜交優勢”很可能與基因組大小、組分、基因表達等都有關係。

本期《科學》雜誌還刊載了瑞士塞吉恩塔公司（Syngenta）科學家斯蒂夫·格夫領導的工作組的研究成果，其對象是較乾燥地區常見的粳稻亞種(japonica 或稱Nipponbare)。他們認為，其研究成果也許會帶來維生素含量更高的水稻。水稻的基因信息也許還能為研究更頑強的、抗害蟲的作物打下基礎。

《科學》雜誌是美國最具權威的學術刊物，也是國際上頗負盛名的學術刊物之一。它上屬於世界上最大的全學科的科學組織美國科學促進會(簡稱AAAS)管轄。為了探清《科學》重點報道中國專家成果的原因，記者有幸採訪了該雜誌總編唐納德·肯尼迪。他說，全球半數以上人口以大米為主食，水稻的遺傳密碼，將加速改進作物的營養、產量、和可持續農業的發展，以滿足世界不斷增長的需求。“水稻是世界上最重要的作物，水稻基因也是了解其他穀類作物基因的關鍵。於軍先生領導的中國工作組完成了了不起的工作，他們的成果顯然是一個巨大的突破”。

《水稻（秈稻）基因組的工作框架序列圖》的面世引起了世界各國基因研究專家的關注，好評如潮。美國麻省理工學院懷特赫德研究所基因組研究中心主任Ｅ·蘭德表示，“這麼大的一個基因組的組裝成功是技術上的重要進展。它將引起全世界基因組學研究小組的濃厚興趣”。韓國植物基因組國家實驗室主任安鎮和說，“我們幾年裡建立的複雜序列幾乎在你們的序列中都能找到，這使我們的工作提前了近三年！”丹麥皇家農業與畜牧大學教授M·福拉德漢姆稱讚道“我對中國基因組計劃所做的成就印象非常深刻”，“他們加入國際人類基因組計劃很晚，但是已經做出了突出的貢獻”，“最近的進展表明他們還在迅速發展。毫無疑問，他們將來能在科學領域發揮更重要的作用”。（人民網華盛頓4月4日電）

來源：人民網 2002年4月05日 （責任編輯：陳雲）