中国绘制全球首张水稻基因组精细图谱农业科学迈入分子育种时代

时间： 2025-07-23 15:02:46 阅读：233

自主创新突破技术壁垒

水稻基因组精细图覆盖籼稻97%的基因序列，其中94%的染色体定位序列单碱基准确性达99.99%，远超国际公认标准。这一成果的诞生源于中国科学家的主动攻关。面对日本自1991年启动的粳稻基因组计划，中国团队选择更具应用价值的籼稻“93-11”（杂交水稻父本）为对象，独创基因组组装算法，突破国外技术依赖。

项目团队整合生物学、计算机科学和高能物理领域专家，开发出全球首个基因组组装专用软件体系。这一工具不仅提升测序效率，还使我国在生物信息学领域占据领先地位。中科院院长路甬祥评价：“精细图的完成证明，中国科研团队能在有限条件下实现重大原始创新。”

从“框架图”到“精细图”的科研竞速

中国水稻基因组研究始于2000年。2001年底，华大基因率先发布籼稻基因组工作框架图，并向全球免费公开数据。然而，日本学者质疑其完整性，称其为“夹生饭”。为回应争议，中科院与华大展开协作攻关，仅用一年时间将基因定位精度从85%提升至97%，最终在2002年底交出精细图。

解码生命密码的三大应用价值

1. 分子育种革命
   精细图预测出6万个功能基因，并开发全基因组芯片，使科学家能精准定位抗病、高产基因。科技部副部长刘燕华指出，这为培育“超级水稻”提供了分子导航。例如，云南大学胡凤益团队利用该图谱，成功培育出可连续收割多年的“多年生稻”，减少90%耕种成本。

2. 种质资源保护
   精细图建立的水稻遗传标记系统，成为全球种质库的“标准尺”。2023年，中国农科院基于该图谱建成首个水稻基因索引数据库，涵盖500万份种质变异信息，使基因筛选效率提升70%。

3. 国际合作话语权
   中国团队在《自然》期刊发表3000份水稻种质研究时，坚持使用“籼”“粳”汉字命名，推动国际学界采纳中国沿用2000年的分类体系，终结“印度稻”“日本稻”的谬误。

二十年持续引领基因组研究

首张精细图开启了中国水稻研究的连锁突破：

• 2005年：华大基因在《PLoSBiology》发布更完整的籼稻精细图，封面用一锅米饭象征“中国煮熟基因组”。
• 2023年：科学家绘制水稻首个完整参考基因组，填补端粒、着丝粒等复杂区域空白，新增1324个功能基因注释。
• 2024年：全球最大水稻泛基因组图谱发布，整合101723个基因家族，可用基因池扩大1.7倍。

从精细图到泛基因组，中国始终站在农业基因组学研究前沿。正如袁隆平院士所言：“基因组学让杂交水稻如虎添翼，这是保障粮食安全的新质生产力。”