本周出版的《科学》杂志最引人注目的是发表了两种水稻(Oryza sativa)亚种的基因组草图。这项研究使得贫困地区的谷类作物占据了重要地位。仅仅在16个月前,拟南芥(Arabiodopsis thaliana)基因组序列的完成已使科学界看到了一缕曙光。拟南芥是甘蓝和芥属植物的近亲,虽然它没有什么经济意义,但在科学研究方面却有很重要的价值。时隔64天后,塞莱拉公司和人类基因组测序联合组织分别发表了人类基因组草图。
我们相信科学界将会意识到两个水稻亚种的基因组序列测定是首次在人类的食物供应和营养不良作斗争方面将产生实质性作用的一个测序计划。由北京基因组学研究所(BGI)完成的水稻印度亚种序列和由Syngenta完成的日本粳稻亚种序列将对全球的人类健康产生重要的影响。这两个草图将与一个完整的水稻基因组序列结合起来,这个完整的水稻基因组序列是由政府资助的水稻基因组测序计划(IRGSP)编篡,由日本水稻基因组计划协作完成。IRGSP序列预计在今年下半年发表。BGI和Syngenta的序列草图并没有削弱IRGSP进行的序列工作的价值,相反,所有三个版本都将促成一个真正准确的水稻基因组图谱的完成。这样一个准确的水稻基因组图谱对植物生物学家和农业科学家们来说将是无价之宝。高度准确的IRGSP序列作为未来所有作物遗传变异研究的重要标准。
假如让科学家和大众评选最受欢迎的植物,那将是水稻。水稻是全世界人类食品最重要的谷类作物,它是30多亿人口的主要食物来源,而这些人大部分处在极度贫因的状态中。此外水稻和拟南芥一样,是一种模式实验植物,同其他谷类作物相比,水稻有一个非常小的基因组,与小麦、大麦、玉米的基因组有高度的共线性关系。
完整的拟南芥和水稻基因组序列的配合将使植物生物学的研究方法产生永久的改变。新的遗传学知识和由这些测序而形成的方法和工具将有助于科学家们解决发展中国家面临的制约作物产量的难题。Syngenta报道说,在微小载片上的90%的基因可用于探测在玉米中表达的基因,这仅仅是水稻序列信息用于阐明其他重要作物生物学的一个实例。
IRRI、CIMMYT和国际农业研究咨询组(CGIAR)的14个未来作物产量中心欢迎政府的和私人的研究机构致力于水稻基因组的研究。CGIAR依赖于遗传信息和种子库的共享来为发展中国家开发技术和产品。
依靠共享的基因组序列数据库,许多其他植物基因组学的研究都将从水稻基因组的测序中受益。在2001年5月间CIMMYT举行的一次会议上,专家们就促进基因组学研究用于谷类作物改善方面制订了战略措施,这一举策是美国国际发展局致力于帮助发展中国家农业科学研究的一部分。此外美国国会正在考虑资助一个谷类基因组学项目以支持美国大学和CGIAR所属研究中心之间的合作,同时CGIAR正在积极主动地实施一种新的称为“挑战性项目”的合作研究模式。该类项目将围绕具有地区性或全球性意义的CGIAR目标,需要许多研究机构的合作。基因组学在作物研究的许多不同方面有潜在的价值,包括遗传多样性和产量的改善。此外,基因组学研究将有助于我们了解作物如何忍受非生物的压力(如干旱和盐)以及生物的压力(如疾病和昆虫的取食)。CIMMYT、IRRI和其他的CGIAR研究中心正积极地致力于这方面的研究。
由于认识到了基因组学研究在改善农作物方面的巨大价值,IRRI计划与负责指导和宣传研究的国家的农业系统内的合作伙伴合作,准备利用这一宝贵财富致力于这方面的研究。IRRI倡导政府和私人机构在水稻创新性研究方面开展广泛的合作,这种合作的重点放在把最好的科学服务于贫困地区的需求上。IRRI正在通过建立一个国际水稻功能基因组学研究组来寻找一个公共研究平台,发表在本期的水稻序列的共享将对这一努力起到积极的促进作用。
接下来的挑战就是如何拓展发展中国家对信息和技术的获取渠道。我们不仅需要提供成品,而且要提供技术以使发展中国家新一代的研究人员能够解决他们的粮食生产问题。
任何旨在改善贫困地区生活的发展项目,其核心就是提倡廉价且具有营养价值的食品。在当今多变的世界,我们相信通过发达国家和发展中国家政府和私人机构的合作研究,将对国际紧张局势的缓和作出贡献。我们对北京基因组学研究所和Syngenta对科学和人类作出的巨大贡献表示感谢。
[Science,2002年4月5日]