提升大豆科研在国际上的地位

冯献忠正在作汇报。

1995年以前我国一直是大豆净出口国，如今我国八成的大豆依靠进口。依靠科技培育高产品种，运用合理栽培模式，通过增产来降低成本，实现大豆种植效益优势，成为今后振兴国产大豆产业的重要途径。

10月23日至24日，中国科学院、国家外国专家局批准试运行的“大豆分子设计育种”创新团队国际合作伙伴计划启动会，在中科院东北地理与农业生态研究所（以下简称东北地理所）召开。

“团队的试运行可以促进国际科技合作与学术交流，培养和凝聚优秀的大豆科学研究队伍，提升我所大豆科学研究在国际上的学术地位和竞争实力，为东北农业的发展提供科技支撑。”东北地理所所长何兴元研究员总结道。

奋起直追 为时不晚

创新团队国际合作伙伴计划以东北地理所研究员冯献忠为主要负责人，凝聚了中科院大豆分子设计育种重点实验室的多位“百人计划”入选者及从事分子遗传学、基因组学、分子生物学和系统生物学领域的海内外知名科学家，以及具有丰富育种经验的大豆育种专家。

该团队酝酿已久，他们将利用国际上先进的分子设计技术培育高产优质大豆新品系，为培育高产大豆新品种提供基因资源和新技术支持。创新团队专家指导组组长、国家大豆改良中心主任盖钧镒院士对团队的运行充满了期望，“团队充分利用中科院在基础研究上的优势，通过国内外研究人员的协同创新，解决育种实践中迫切需要解决的重要科学问题，推动我国大豆科学研究的迅速发展”。

市场曾经一度陷入恐慌，甚至认为国外跨国公司已经扼住我国大豆咽喉。

其实不然，大豆的全基因组测序在2010年才完成，作为大豆全基因组主要参加者的创新团队成员、美国普渡大学副教授马渐新认为，“虽然国外的大公司已经在个别性状改良上取得了很大的进展，但全基因水平上开始大豆的分子设计研究工作在国际上也起步不久，我们现在启动为时不晚。”

马渐新曾组织参与国际上的大豆基因组测序计划，在大豆功能基因组研究上取得了卓越的学术成绩，并在创新团队中指导大豆生育期的分子设计研究工作。

创新团队成员、美国密歇根州立大学副教授蒋宁在作物的转座子及开花基因的研究方面取得了卓越的成绩，她认为团队只要充分地利用我国丰富的野生大豆和农家品种资源，借助新的基因组手段和系统生物学的手段可以在大豆分子育种上取得突破性的进展。

首次利用VIGS系统在大豆功能基因研究方面取得成功，创新团队成员、来自美国的张春泉博士对于项目的前景充满信心，计划利用国内的种质资源指导建立新的大豆专用高效病毒诱导的基因沉默系统。“这个新系统建立，将会大幅加速大豆功能基因的研究，比目前国际上所用的系统效率提高3～5倍，同时避免在使用现有技术存在的技术产权转让的问题。”他说。

借力稻麦 合力攻关

20世纪80年代，东北地理所已开始从事大豆育种和基础理论研究，特别是在培育适宜于黑土地种植的大豆品种及相关研究方面取得了重要成果，为我国东北大豆的发展作出了突出贡献。研究所近年来先后从国外引进刘宝辉、夏正俊、孔凡江、袁晓辉、卜庆云、冯献忠、杨素欣等多位中科院“百人计划”人才，形成了一支研究方向明确、区域特色鲜明、多学科交叉、年龄结构合理的大豆分子育种研究创新团队。

创新团队瞄准国际前沿，在国内较早地开展了大豆功能基因组学和分子设计的研究工作，在大豆生育期和产量性状形成机理研究方面取得了突破性进展；利用理论研究成果，通过分子育种手段培育了2个大豆高产高油新品系，目前已进入黑龙江区域试验第2年。

团队成员之一、日本农业生物资源研究所高级研究员吴建忠博士长期从事水稻功能基因组学的研究工作。他通过基因组测序和QTL定位的方法从不同的水稻生态型中克隆控制花期的重要QTL位点，通过构建近等基因系分离在花期控制中作用微效的QTL位点，从而实现对水稻开花时间的精细调控。

“水稻功能基因组学研究成果在育种中的成功应用，为作物性状的分子调控设计提供了很好的范例。”吴建忠说。

美国俄克拉何马州立大学副教授严六零在小麦分子育种积累了不少经验。他首次成功地图位克隆了小麦春化基因VD1，对春化基因进行了系统研究，并对植物的进化与驯化的关系提出了一系列有创见的理论。

严六零生动地介绍通过对作物光温分子途径的分子设计进行分子育种的成功实例。“根据Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1 和Vrn-B3这4个位点显隐性基因的序列差异可以设计检测小麦春化基因的STS标记，成功应用于小麦品种的选育。”他认为这对大豆分子设计育种具有重要的指导作用。

冯献忠对大豆研究滞后于水稻和小麦表示遗憾，“这两种作物在近30年来由于分子生物学技术的广泛利用产量不断刷新纪录，优良的基因和位点都已经被探明和应用。我们团队可以借鉴这些作物研究中的成功经验，加速大豆分子设计育种的研究”。

高端起步 设计品种

“我们将建立优质高产大豆种质资源库和基因资源库、创制和收集国内外大豆高产代表性种质资源、利用新一代测序技术和基因组关联分析的手段，系统分析与产量和品质相关基因在不同种质中的异同；建立相关基因和农艺性状之间的对应关系，分析关键基因的利用效益、确定育种潜力最大的优良基因，研究优良基因在目前大豆种质库基因库中的分布，获得其对应的种质资源。”冯献忠向记者介绍。

当然，这些工作最终将为开展大豆的品种分子设计研究、建立基因—表型计算机模拟模型，实现对复杂育种过程在真实遗传模型下的模拟、建立评价关键基因在分子设计中功能和作用的信息平台做铺垫。

冯献忠将全基因组解析大豆的重要基因比喻为造汽车前的零件准备。研究团队将像设计不同类型汽车一样，利用系统生物学的手段对于不同基因的优良基因型，在计算机上设计出不同需求的大豆新品种。

目前国产大豆产业出现危机的原因主要来源于两个方面：一是市场上的大豆价格低，二是大田里的大豆单产低，农民不愿种植大豆，改种其他种植比较效益更高的作物。

“国产大豆平均单产量130公斤/亩，美国大豆不仅产量高，含油量也高，所以工业效益高，符合企业加工的要求。除政策因素外，在科学上品种是限制国产大豆生产的关键因素之一，我们想把产量提高，采用国际上目前最先进的品种分子设计手段是目前实现国产大豆育种突破的最佳途径。”

冯献忠告诉记者，目前在国际上大豆的高产实验，亩产600公斤的高产不断被刷新，因此设计适合我国的丰产、质优、抗逆、广适性大豆新品种在理论上是可行的。