2001年10月12日中国科学院、国家计委、科技部等在京联合宣布,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。这株滋养了中华民族数千年的作物,其生命密码首次被系统破译。根据组装和数据分析结果,中国水稻(籼稻)基因组“工作框架图”和数据库具有国际领先地位,它的完成标志着我国已成为世界上第二个具有独立完成大规模全基因组测序和组装分析能力的国家。
水稻基因组为何如此重要?作为全球半数人口的主食,籼稻及杂交稻占世界稻谷种植面积的80%以上,其基因组含12 条染色体、约4.3亿对碱基,虽仅为人类基因组的1/7,却承载着高产、抗病、耐逆等关键遗传信息。2000年5月,中科院遗传所联合国家杂交水稻研究中心等12家单位启动攻关,以袁隆平院士培育的超级杂交稻父本“9311”为研究对象,开启了基因探索研究。
面对“霰弹法”测序中重复序列组装的世界难题,科研团队建立独特数学模型,将数据计算量减少80%以上,更开发出拥有独立知识产权的分析软件,既能在进口大型计算机运行,也适配国产曙光3000算力平台,最终完成的框架图覆盖全基因组95%以上区域,90%的序列准确率达99%,符合国际标准。
这一成果改写了世界基因组研究格局,我国由此成为继美国之后,第二个具备大规模全基因组测序与组装能力的国家。更值得称道的是,该项目研究成本仅为国际同类研究的1/7,创造了低投入高效率的科研范例。免费开放的数据库上线后,迅速吸引22个国家超20万人次访问。
《科学》杂志曾评价,这是“改变植物学研究的里程碑”——水稻作为禾本科“模式植物”,其基因密码的破译可直接指导小麦、玉米等作物研究,为培育优质品种提供分子蓝图。对我国而言,这不仅夯实了粮食安全战略根基,更推动生物信息学与高性能计算交叉融合,彰显了组织重大科研项目的顶尖能力。
当我们今天品尝着更优质的大米时,不应忘记那批在基因图谱上默默耕耘的科学家,是他们让稻穗上的密码,最终化作了人间的食粮。
参考来源:中国科学院、中国科普博览、新华网