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战略与机遇:迈进烟草基因时代
访烟草基因组计划重大专项首席科学家夏庆友
王文华
日期: 2016年12月22日 来源: 东方烟草报

  2010年12月9日,烟草基因组计划重大专项启动会召开,正式开启了烟草基因研究时代。

  6年来,烟草基因研究硕果累累,中国烟草昂首迈进全球烟草技术研究第一方阵。

  迈进烟草基因时代,中国烟草面临怎样的战略与机遇?“十三五”时期的研究目标是什么?近日,记者就这些问题采访了烟草基因组计划重大专项首席科学家夏庆友教授。

  记者:夏教授,首先请您介绍一下烟草基因组计划实施的历史背景是什么?

  夏庆友:21世纪是生命科学的时代。生物技术是当今科技世界最重要的推动力量,影响巨大。

  新世纪以来,中国烟草进入快速发展时期,中式卷烟实现跨越式发展,对烟叶原料的优质、特色、绿色、安全提出了更高的要求。这一时期,行业推进传统烟草农业向现代烟草农业转变,成绩斐然。然而,烟草优良性状与不良性状的遗传连锁,是困扰烟叶生产多年的难题,是烟草农业进一步发展的瓶颈。

  品种,是打破遗传连锁的关键。当传统育种潜力基本挖掘到极限,迫切呼唤具有革命性、颠覆性技术特征的现代精准育种的到来。

  基因组学是现代生命科学的前沿,它如同一把钥匙,为精准育种打开希望之门。正如家蚕基因组之父向仲怀院士所说,一个物种基因组计划的完成就意味着这一物种学科和产业发展的新开端。

  正是在这样的历史背景下,国家烟草专卖局党组高瞻远瞩,启动了烟草基因组计划重大专项,烟草研究从此进入基因时代。

  记者:中国烟草基因组计划有着怎样的战略设计?重大专项启动以来,取得了哪些成就?

  夏庆友:早在2005年,国家局就开展了烟草基因组计划可行性研究。2010年12月,中国烟草基因组计划正式拉开帷幕。

  五年磨一剑,中国烟草设计出一幅宏伟蓝图:以“发现基因—研究基因—利用基因”为主线,制定从结构基因组走到功能基因组再到分子育种一整套技术体系和研究方案,简单来说,就是针对烟草基因组研究规划了破译密码—揭示机理—分子标记—分子育种一整套的顶层设计。

  烟草基因组庞大,其复杂程度远超水稻、玉米、牛、羊等动植物,是人类基因组大小的1.5倍。

  通过基因测序、组装,绘制基因图谱是基因研究的基础。美国、欧盟都曾试图攻下烟草基因组堡垒,皆因难度太大,未能达到预期。而中国烟草依据科学合理的战略设计,在烟草结构基因组研究中扎实快速推进,成果丰硕。

  2011年,完成绒毛状烟草和林烟草全基因组序列图谱。

  2012年,完成标记数最多密度最高的烟草分子遗传连锁图谱。

  2013年,完成栽培烟草全基因组序列图谱。

  2014年,构建首张烟草单倍体型图,揭示烟草百年育种进程。

  至此,中国烟草拥有了世界上最系统完备、最精准精细的烟草基因组,使我国成为掌握烟草基因资源最多的国家,一举抢占国际烟草基因研究制高点。

  在结构基因组研究方面的突破带动了功能基因组研究和分子育种的跨越。

  根据基因图谱,精确锁定抗黑胫病基因,定向改良红花大金元抗病品种,每亩节约防治成本60元;

  分子辅助定向改良K326抗病毒病(TMV、CMV)品种,改良后的抗病毒病K326品种每亩节约防治成本70元;

  ……

  短短6年,中国烟草基因组计划实现了从无到有、从弱到强的转变,解析烟草重要性状功能基因230多个,申请基因发明专利125项,成果转化率远超水稻、玉米等大作物,实现了从传统育种到精准育种的大跨越,开创了从功能基因出发、从突变体出发、从大数据出发的育种技术路径。在世界基因组研究的舞台上,中国烟草基因组研究已不再是后来的追赶者,而骄傲地成为前进的引领者。

  记者:在“十二五”的研究基础上,“十三五”期间,烟草基因研究将在哪些方面重点突破?

  夏庆友:总体上来讲,精准育种是烟草基因组计划“十三五”和烟草生物技术革命的核心。

  “十三五”期间,烟草基因组研究有两项主攻任务,一是聚焦品质的烟草全基因组模块育种,二是从农业育种、工业育种两个方向对现有品种进行改良。在此基础上,希冀获得一批基因、构建一批模块、培育一批品种。

  模块,是“十三五”及未来烟草育种的核心技术理念。在品质、抗性、低害、农艺各个方面,有很多核心的性状都是我们需要的,但好的品种并不是把所有性状加在一起形成的,而是把不同的性状组合去适应不同的产区甚至不同的品牌,这样的品种才是最好的。

  农业育种,就是在模块的基础上,从大数据出发,从突变体出发,从功能基因出发,然后瞄准抗性、农艺、低害、品质这些重要的体征性状,进行模块化组装,对现有品种改良,叠加优势、降本增效、减少危害。

  工业育种,就是利用基因组编辑技术,实现自动化、流程化、规模化,实现可控、快速、定向、精准,把育种的现场从农田搬进工厂,争取培育出一批全新的品种。

  要打造中式卷烟品牌发展新优势,就要努力推进卷烟产品供给侧结构性改革。未来,个性化差别化的市场怎么走?我觉得工业4.0时代的烟草应以基因组数据为基础,通过分子育种培育足够多的品种、足够丰富的类型,以数量和品质重新定义烟草品种,支撑行业卷烟品牌发展。

  烟草基因组计划是一项大工程,一项大科学,需要全行业共同努力,精心谋划,扎实推进。我相信烟草基因组计划未来一定会有更多更好的成果,支撑行业可持续发展。

 
 
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网络责任编辑: 王仁杰 收藏 打印 关闭
 
 
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