辣木基因组精细图谱问世 辣木研究进入分子育种时代

由云南农业大学、云南省高原特色农业产业研究院等6家单位联合组成的科研团队，经过一年多的努力，破译了辣木的三亿一千六百万对碱基排序，完成了世界上首个辣木基因组精细图谱绘制工作，这也是目前全球第11个绘制完成的木本植物基因组。

该基因组的解析，为辣木的育种、药理研究、病虫害防治、推广等提供了重要的依据，将辣木研究带入到分子育种时代。

一、为何要破解辣木基因组？

虽说云南早在10多年前就开始引种辣木，但大多数人听说辣木，还是源于今年7月国家主席习近平出访古巴时，送给古巴革命领袖菲德尔·卡斯特罗辣木种子开始。产自云南西双版纳的约1.5万粒辣木种子，让原本默默无闻的辣木一时家喻户晓。云南种植面积较大、开展辣木研究最早的情况也因此声名远播。随着辣木的功效被越来越多人所熟知，有关辣木种植、应用的科学研究也亟待被人们所了解。

辣木被称为“神树”、“宝树”，我省对它的研究已有50年历史。但对它的基础研究一直进展缓慢。由于缺少辣木的基因信息，特别是基因组信息，对辣木的研究一直停留在传统植物学和食品学角度。鉴于辣木的重要性日益突出，为了将辣木研究提升到现代生物学研究的前端，2013年底，云南农业大学、云南省高原特色农业产业研究院、普洱茶研究院、昆明理工大学、中国-古巴辣木合作研究中心、黑龙江省科学院联合成立以云南农业大学校长盛军为首席科学家的辣木攻关小组，开展了辣木基因组解析计划。在解释为何要破译辣木基因组时，盛军认为主要基于3点：一是要解释辣木的抗旱能力为何很强，它适宜在云南哪些海拔地区种植？二是解释辣木为何生长速度会很快？三是解释它的诸多营养成分要如何使用更科学。课题组历时1年多攻关，最终成功破译了辣木3.16亿对碱基排序，完成世界上首个辣木基因组精细图谱的绘制，科研人员获取了决定辣木生长、形态和功效的19465个蛋白质编码基因信息。

“以前人们从自然界收集辣木资源种植，而随着基因组的解析，这种‘靠天吃饭’的方式将很快得到改善。我们很快就能培育出适合不同地方种植、适合不同用途的辣木新品种。”盛军说。通过基因组辅助育种，可以解决辣木抗病虫害，抗冻等诸多问题。

据课题组专家介绍，目前全球获得基因组排序的动植物，不超过100组。而关于辣木研究的，更是少之又少。而随着辣木基因组精细图谱的问世，对辣木的研究将更为充分。

二、辣木基因组破解后可以做什么？

基因组破译对辣木研究最直接的作用是什么？科研人员解释说，辣木基因图谱的获得，使辣木以前在栽种、植株高矮等无法改变无法解答的难题上找到了答案。科研人员举例说，人人都知道辣木是热带树种，但它为什么有很好的耐热能力？科研人员在比较了其它已经发布的基因组序列，特别是一些寒带树种基因组序列后，发现辣木基因组中含有更多的与耐热相关的基因。而基因分析也表明，辣木有较少的水道通蛋白和更多的抗耐旱基因，可以用少量的水进行生长，为辣木在干旱地区的生长提供了科学依据，这边提示了辣木除了昭通与香格里拉部分高海拔地区外，适宜在云南多数地方安家。

除了解决了为什么的问题，基因组的破译还可解决怎么改变的问题。比如，在辣木生长中，最大的两个问题是抗冻和株高。辣木正常生长是最低温度大约是零下一度，但如果使用基因组辅助的方式，科研人员就可以选育出更耐冷的辣木，让辣木的种植范围更广阔。同时，辣木由于生长速度过快，株高在短时间内会变得很高，导致人们采摘很困难。而基因信息则可指导育种人员，快速培育出叶片产量高，而植株却不高的辣木新品种。

“辣木的基因组破解仅仅是辣木科研的第一步，接下来，课题组还将逐步解决辣木的功能研究和产品开发两个难题。”盛军说，人人都知道辣木好，但它到底好在哪里？又有哪些不好的作用？这些都还没得到科学的研判。2013年，辣木获批为新资源食品，这意味着辣木的产品开发将迎来新时代。为了科学地揭示辣木的功效、适用人群和最优化食用方案，特别是需要提示辣木对东亚人的营养和功能，课题组展开了辣木“健康组计划”。在使用大量实验小鼠进行对照实验后，科研人员发现，辣木会显著降低血糖、血脂和平衡小鼠体重，避免肥胖发生。这意味着，辣木或许会有减肥的功能。同时，科研人员还发现，食用辣木可明显增长肠道的长度，这也给肠癌病人术后康复带来了福音。基于这些研究成果，课题组将用3年时间，分阶段完成辣木的全产业链开发，使辣木在云南全面“开花结果”。

目前，云南省高原特色农业产业研究院和大理来思尔乳业有限责任公司已共同开发出辣木酸奶，不久将上市。“当然，辣木的综合性成分开发还有很长的路要走。但沿着这样的思路走下去，辣木或许会成为云南又一吸引人的新兴生物产业。”盛军说。

相关知识：

辣木在热带地区生长速度飞快，其叶片蛋白质含量极高，可多年生长随时采收，因此辣木作为联合国粮农组织推荐的多年生粮食作物之一，用于解决欠发达地区的粮食短缺问题，向非洲和南美洲等国家推荐种植。