飛躍生命之巔 中國科學家繪製水稻基因圖譜紀實

　　新華網北京４月７日電（記者 李斌）人類基因組“中國卷”提前繪製完成、世界上第一張秈稻基因圖譜登上《科學》雜誌封面……２１世紀初，中國科學家將五星紅旗高高地插上了世界生命科學的一個巔峰。

　　水稻基因圖譜是如何繪製的？表面的輝煌背後，隱藏着怎樣的故事？記者走近這群水稻基因圖譜的繪製者們。　　

　　明知山有虎，偏向虎山行

　　２０００年５月１１日，北京空港工業區，人頭攢動，氣氛熱烈。一顆綠油油的水稻幼苗讓所有的人眼睛為之一亮。科學家宣布，中國超級雜交水稻基因組計劃啟動。中科院基因組信息學中心、國家雜交水稻研究中心、中科院遺傳所等單位科學家的手緊緊握在了一起。

　　這是我國科學家在完成人類基因組１％工作框架圖後實施的戰略性步驟。此時，和人類基因組所面臨的競爭態勢十分類似，圍繞水稻，在私營公司和公共計劃之間，國際上正展開激烈競爭。日本領導的國際水稻基因組計劃已實施多年，卻進展緩慢；而２０００年４月和２００１年２月，國際生物技術“巨頭”美國孟山都公司和瑞士一家公司分別宣布繪製出水稻基因組工作草圖，只是數據沒有公開。

　　“一方實力強大，一方已經工作多年，而我們已經是後來者。”形勢異常嚴峻，然而我國科學家們審時度勢後做出了抉擇：明知山有虎，偏向虎山行。

　　抉擇絕非兒戲：一方面，水稻是世界上最重要的糧食作物，有３０億人以之為生。水稻對於擁有１３億人口的中國更是重要，中國是世界上最大的水稻生產國，有着豐富的種質資源，水稻和國計民生密切相關；我國超級雜交水稻研究領先世界，畝產達到１１００多公斤，具有無與倫比的雜交優勢。另一方面，此時我國已經繪製出嗜熱菌和人類基因組１％項目的基因圖譜，初步建立了一個平台，鍛煉了一支隊伍。

　　水稻本身的“地位”和我國在超級雜交水稻上的優勢，以及科學家對自身實力和未來形勢的判斷，使大家走到了一起，為了一個共同的目標而奮鬥。

　　團結奮鬥：力量的源泉

　　“水稻圖譜的繪製，是所有參與者通力協作、盡力拼搏、嘔心瀝血的結晶。”雖然他的形象和超級計算機一起登上了《科學》雜誌，但是作為超級雜交稻基因組計劃的“領軍人物”，中科院基因組信息學中心暨華大基因研究中心主任楊煥明卻始終強調這一點。

　　楊煥明深深知道：基因組研究猶如一架巨大的機器，每一個參與者都是這部機器上的一個部分，相輔相成，缺一不可。

　　從測序到生物信息分析，“華大基因”各部門分工明確，各司其職。測序是第一道關鍵“工序”，胡松年、鄧亞軍等率領一班人改進工藝、充分挖潛、日夜奮戰，基因序列的產量、質量記錄一次次被刷新，最後達到了連續穩定日產３０００萬對鹼基的水平，這意味着，一天就能測完原先所承擔的人類基因組計劃１％的任務量。不僅保證了原始數據的如期提供，而且把測序的成本降低到原來的三分之一。

　　基因序列的解讀和分析，是生物信息學室的職責。攻關的日子裡，王俊、葉辰等人通宵達旦地連續工作了１００多個日日夜夜，完成了海量數據的組裝和基因組分析。國慶、元旦、春節三個重要的節假日，他們都是在計算機房裡度過。深夜肚子餓了，吃包方便麵；疲憊不堪時，支開行軍床躺一會兒。一些前來探親的家屬和參觀者感動得落下了淚，有的家屬甚至陪同值夜班。

　　合力還來自無數的志願者和同行們。北京大學生命科學院的李松崗教授負責新的組裝軟件的構思和設計；中科院理論物理所的郝柏林院士、鄭偉謀教授為基因注釋作出了重要貢獻；國家雜交水稻研究中心和中科院遺傳所提供了全部生物資源和生物功能的數據。

　　２０００年底，因為計算機容量和相應軟件不足，測序工作一度暫停。２００１年４月，隨着“曙光”計算機的到位，科研人員把目標瞄準了雜交水稻“父本”。

　　北京、杭州、西安、華盛頓……四面八方的科研人員向這裡匯聚，一幕多學科會戰、上百人參戰的基因大戲在中國上演。

　　“生物信息學已經演變成生命科學、信息技術等多種高技術的集合體，是真正的大科學工程。”楊煥明說。 　　

　　兌現承諾：速度、質量，一個都沒少

　　在水稻基因圖譜繪製進程中，２００１年７月，無疑是一道分水嶺。面對水稻基因組激烈競爭的國際形勢，在有關部門大力支持下，“華大基因”將其他項目暫緩，抽調優勢兵力進行水稻項目攻關，研究進入加速階段。

　　更強的設備、更多的支援隊伍，使位於空港工業區的北京華大基因研究中心更顯人歡馬鬧，熱烈異常；而２００１年初剛剛建起來的杭州華大基因中心更是勇挑重擔，數十台測序儀２４小時不停地運轉着。一張圖表上，記錄了每個月的水稻序列產出量，那是一個節節攀升的線條。

　　團結出凝聚力，更出戰鬥力。短短半年多時間，通過工藝改進、降低成本、開發軟件等措施，科學家終於在去年９月繪製出了水稻基因組“工作框架圖”。

　　科學容不得半點差錯，為了慎重起見，科學家們又開展了檢測和檢驗工作，迄今為止，科學家共測定近５０億對鹼基，相當於把水稻基因反覆“測量”了１０遍。

　　４月４日的北京通報會上，《科學》雜誌編輯芭芭拉有感而發：“兩年前，楊煥明教授曾經做出過一兩年繪製水稻基因圖譜的承諾，今天，他實現了諾言。”

　　“全世界的科學家和政府官員都將對這項世界第一的成就及其高速運作的模式留下深刻的印象，因為那些藉以完成這一成就的主要設備、設施在４年前還根本不存在。”《科學》主編魯賓斯坦說。

　　４年後的今天，“華大基因”已經從最開始的４個人發展到了５００多人，一個世界級生物信息學研究中心已經崛起，以“窮棒子精神”、“精忠報國”思想武裝起來的“華大人”創立了瑰麗的事業，得到了全世界的認可。

　　正如《科學》所評價的那樣：這個團隊在如此短的時間內取得了這樣傑出的、世界級的成就，理應受到大力嘉獎。“他們的出色工作，代表了全球合作研究的最高境界。”（完）