曆時十年，西大團隊“桑樹基因組生物學研究”獲重慶市科學技術獎自然科一等獎

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西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室副主任何寧佳

在深山老林裏尋到“研究對象”

“桑樹基因組生物學研究”成果牽頭人，西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室副主任何寧佳告訴上遊新聞·重慶晨報記者，十年前，中國工程院院士向仲懷提出研究桑樹基因組計劃，於是她作為項目負責人帶領團隊開始了“桑樹基因組”的探索。

“做研究，首先要找到一個研究對象，而這個研究對象越‘單純’越好。”西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室桑樹團隊副教授梁九波介紹，做基因組測序是一個繁瑣的工程，測序的時候染色體越少越便於後期組裝。而常規所接觸的桑樹都是經過人工雜交和培育獲得的，它們的遺傳背景過於複雜，在做基因組測序的時候，也為後期組裝造成了難度。“就像做拼圖，圖畫越簡單，色彩越單純，拼圖塊越少越好組裝。”他說道。

在當時，文獻將桑樹染色體基數定為14，這也是桑樹染色體在當時所獲悉的最小值，去哪兒找這份雜合度低、易組裝的材料是桑樹基因組計劃能否實施的先決條件，這也是何寧佳那個時候所面對的“難點”。

這樣“沒有背景”的桑樹研究對象，不可能出現在城市之中，要找這個研究對象，只能去深山老林裏。通過查找歷史文獻，何寧佳發現，上世紀80年代中期，西南大學的向仲懷和餘茂德二位教授在做桑樹資源普查時，曾通過細胞學的觀察，鎖定了四川雅安滎經縣原始森林中有14條染色體的桑樹材料，但過去這麼多年，是否還能找到這份14條染色體的桑樹材料呢？

何寧佳說，當初她帶領團隊來到四川雅安滎經縣，發現自己所尋的研究對象位於海拔1400米左右的原始森林。數次冒著掉下懸崖的危險，在沒有路的原始森林中攀爬4個小時終於到達取材點，幸運的是，在2010年9月，從原始森林裏找到了這份寶貴的材料。

而這棵選作測序用的川桑，是一棵樹徑達36厘米，枝繁葉茂的雄株。

西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室桑樹團隊副教授梁九波（中）

曆時十年 建立起現代桑樹學科

找到這顆作為測序對象的川桑，只是萬丈高樓的第一步。

上遊新聞·重慶晨報記者了解到，林木類基礎研究在國際上一直是一個難點，而林木基因的研究方式不同於其他動植物的基因研究。首先是研究周期較長，這是因為林木的生長周期長，所以從種子發育到開花結果，時間從2-3年到數十年都有可能，這也注定該研究是一個長期性的過程。

另外，林木的生存環境比較複雜，多數的林木在實驗室條件下，不容易模擬。這棵作為研究對象的川桑必須要留在四川雅安滎經縣的原始森林當中，為了深入觀察測序用川桑開花、結實等各項生物學性狀，以及獲得足夠的用於基因組、轉錄組、蛋白質組、組織培養等的材料，何寧佳團隊每年都要多次驅車上千公里過去，有時還需要冒著雨雪上山觀察、取材。

值得一提的是，原始森林裏做野外考察時，何寧佳團隊發現了川桑的一個小群落，對染色體快速進行鑒定發現它們都有14條染色體，有雄株和雌株之分，雌株能開花結果。

“這就提出了一個疑問，這樣14條染色體的桑樹難道是自然產生的單倍體？”何寧佳解釋，此前的文獻將桑樹染色體基數定為14，川桑染色體數為14故定為單倍體，隨後對染色體核型進行研究，發現川桑14條染色體能夠完美地配為7對，包括1對長染色體、2對次長染色體，1對短染色體、3對點狀染色體。

看到這個結果，何寧佳對桑樹染色體研究相關的文獻進行了收集研讀，找到將桑樹染色體基數定為14最原始的文獻，才發現是日本學者在1909年的研究結果被美國學者在1948年錯誤詮釋後導致的。其實，日本學者只在他的論文表明桑樹基因組中有一對較大的染色體。而在1954年用兩種印度桑完成的細胞學實驗表明28條染色體的桑樹中存在4價體，桑樹染色體基數有可能7，但該結果未能改變桑樹染色體基數定為14的觀點。

何寧佳團隊采用FISH技術反複確證判明桑樹的染色體基數為7，測序材料川桑為2倍體。這個發現首次破解了桑樹的染色體基數，最新的研究成果表明桑樹的染色體基數是7條，而非過去的14。

這一發現把桑樹學從栽培生理、品種選育的研究尺度推進到現代分子水平，這也成為現代桑樹學科建立的標志。

“研究對象”川桑

首次完成桑樹基因組 未來將創新品種

經過三年的大量研究及實驗，何寧佳團隊領先世界，首次完成了桑樹基因組。並在此基礎上，修正了桑樹的分類地位，是“薔薇目-桑科-桑屬”，避免了今後桑樹基礎研究、育種、栽培、資源利用的研究人員走彎路。

另外，還首次破解了桑樹的染色體基數桑樹的染色體基數由過去的14條變為7條，並且通過全方位了解桑樹的基因規律，發現了多個與桑樹重要性狀相關的基因，“這對於我們以及其他同行後期研究桑樹的種植栽培、綜合利用、其他包括藥用價值的開發等做了一個理論上的奠基。”梁九波說道。

何寧佳告訴上遊新聞·重慶晨報記者，桑樹遺傳操作系統的建立，在已有研究成果的基礎上，未來將根據現有的植物遺傳轉化技術方法，在桑樹中系統地測試適合桑樹的遺傳轉化體系，以求從根本上改變優良基因“獲取易，利用難”的尷尬局面。

何寧佳介紹，未來團隊還會在桑樹染色體研究成果的基礎上，一方面建立基於染色體倍性的桑樹種質資源索引，另一方面，建立基於次生代謝產物差異的桑樹種質資源索引，建立桑樹種質資源索引。並在已有成果的基礎上，結合桑樹抗脅迫和次生代謝產物豐富的優良性狀，創制具有特殊優良性狀的桑樹新品種。

上遊新聞·重慶晨報記者 付迪西 實習生 劉寧