DNA是生命的遗传物质,它包含着生命的全部信息,决定了生物体的生老病死,并可以将这些信息遗传给下一代。对这些由A、G、T、C四种碱基按一定的顺序线形排列组成的遗传物质的研究,仅仅是人类开始生命本质的开始。对水稻的4.3亿个碱基的大规模测序计划,这是继人类基因组计划之后的又一项由多个国家的众多研究机构共同参与的重大研究项目。与人类基因组计划实施过程相仿,在国际水稻基因组计划进展缓慢的同时,一些私人公司,如美国的孟山都公司和瑞士的辛津塔则依靠强大的实力纷纷加入,迅速启动了水稻基因组计划,先后于2000年4月和2001年2月率先宣布完成“工作框架图”,并开始了令人担忧的基因专利抢注行动。 我国的水稻基因组计划开展于2000年5月,但是进展速度相当快,在2001年10月中国科学院、国家计委、科技部在京联合宣布,中国水稻(籼稻)基因组“工作框架图”和数据库已经完成,并将公布数据,供全球无偿共享。完成“重大科技成果”的是扬焕明领导的北京华大基因研究中心,主要合作单位包括中科院遗传所、国家杂交水稻研究中心等。在科学研究中,重复别人的工作通常是没有太大意义的。在两家国外公司已经完成了水稻基因组测序的情况下,为什么中国还要单独再做一次呢?为什么这一成果依然可以称得上是“值得中华民族骄傲的重大科技成查”?对于这些问题,中科院副院长陈宜瑜回答说,私人公司虽然宣布完成“工作框架图”,却要么没有公布数据,要么对使用他们的数据加以限制,目前也还没有发表科学论文;此外,国际上这三个项目(国际水稻基因组计划、孟山都、辛津塔(使用的都是粳稻,而我国是世界上最大籼稻生产国,因此,中国科学家使用的是著名育种专家袁隆平院士培育的中国杂交水稻父本“籼稻9311”。目前得到的“工作框架图”是中国杂交水稻基因组和开发计划的第一部分,其“精细图”将在明年完成。根据北京华大基因中心的估计:这一项目大约需要人民币一亿元左右,可在一年之内完成预期目标。而实现从水稻基因组研究到他子育种直至大田种植需要三年到五年。2001年11月,中国科学院启动科技创新战略行动计划重大项目“水稻基因组测序和重要农艺性状功能基因组研究”。项目确定未来5年具体研究目标,水稻基因密码有望五年内破译。据该项目主管、中科院遗传与发育生物所副所长薛勇彪博士介绍,2002年初,我国将完成承担的国际水稻基因组计划中粳稻“日本晴”和籼稻“广陆矮4号”两条4号染色体的精确测序;2002年中完成具有国际认可水平的籼稻全基因组测序,争取世界第一;在2003年,全面开展超级杂交稻种优势机理研究和基因预测分析,解析和发展与高产、优质、高抗相关的新基因;开展中国优良水稻资源的单核苷酸多态(SNP)研究;建立我国水稻的遗传谱系和杂交水稻种子基因信息库,为我国的水稻应用研究和育种提供全面的生物信息服务等;2004年,建立以水稻为基础的禾本科比较基因组学的技术体系;完善水稻突变体库、表达谱、蛋白组和基因高效克隆体系等功能基因组学研究技术平台;克隆水稻重要功能基因1000个,并申报专利;2005年,开发出与丰产、优质、抗病、成熟期有关的资源和功能等重要农艺性状的基因;开展水稻蛋白组研究,发掘重要功能蛋白1000个;授权重要功能基因专利50个-100个。 保护、利用和开发我国宝贵水稻资源的一个重要和关键步骤就是将种质资源转变为生物信息资源,即DNA序列资源。启动以籼稻为主要遗传背景的超级杂交稻的基因组研究计划,通过对超级杂交水稻的比较基因组学研究,获取我国高产杂交水稻的基本遗传信息,并研究和开发与丰产、优质、抗病、成熟期等有关的基因。全面带动转基因技术和分子育种在生产上的应用,将对阐明水稻杂种优势的机理,保持我国杂交水稻研究国际领先的地位及进一步提高产量和改善品质有着重要的现实意义,它预示着育种新技术革命的到来,将成为以DNA测序为基础的我国重要生物资源信息化、产权化和产业化的典范。
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