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　　“吃黃瓜快吃到瓜蒂時(shí)，往往會(huì)變得非常苦。關(guān)于黃瓜苦味問(wèn)題，科學(xué)家一直沒(méi)找到原因。”中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉所研究員、深圳農(nóng)業(yè)基因組所副所長(zhǎng)黃三文高興地說(shuō)，“經(jīng)5年努力，我們終于找到了合成苦味物質(zhì)葫蘆素c的9個(gè)基因，也找到了調(diào)控黃瓜苦味的兩個(gè)‘主開(kāi)關(guān)’。”

　　今年11月28日出版的《科學(xué)》雜志以長(zhǎng)篇論文形式發(fā)表了該成果，這也是近5年來(lái)《科學(xué)》《自然》和《自然遺傳學(xué)》雜志第8次報(bào)道黃三文團(tuán)隊(duì)的成果，標(biāo)志著經(jīng)數(shù)十年努力，我國(guó)蔬菜基因組學(xué)研究實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”向“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)身。

　　“次生代謝產(chǎn)物大多植物用來(lái)抵抗病蟲(chóng)害的武器。確實(shí)有‘主開(kāi)關(guān)’調(diào)控次生代謝基因簇，這是植物科學(xué)的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)。”

　　感受農(nóng)業(yè)科技的魅力

　　作為洞庭湖邊、汨羅江畔的一名農(nóng)家子弟，選擇農(nóng)業(yè)是緣于黃三文年少的一件事。20世紀(jì)80年代，他家種植了袁隆平培育的雜交水稻后產(chǎn)量翻了一番。農(nóng)業(yè)科技的魅力使他報(bào)考了北京農(nóng)業(yè)大學(xué)，并愛(ài)上了植物育種學(xué)。

　　1996年，黃三文如愿來(lái)到中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院從事蔬菜遺傳育種研究。經(jīng)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，黃三文基本掌握了蔬菜常規(guī)育種的技術(shù)流程，也逐步認(rèn)識(shí)到這種以表型為選擇對(duì)象的常規(guī)育種方法存在著育種效率低、數(shù)量性狀改良難度大等缺陷。當(dāng)時(shí)分子標(biāo)記技術(shù)在國(guó)內(nèi)蔬菜育種研究中尚未應(yīng)用，他大膽地采用rapd（隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性dna）標(biāo)記方法分析了辣椒育性恢復(fù)性狀，發(fā)現(xiàn)了與主效恢復(fù)基因連鎖的rapd標(biāo)記，并發(fā)表了第一篇sci論文，成功申請(qǐng)了一項(xiàng)國(guó)際科研項(xiàng)目。

　　2000年9月，研究所推薦他前往荷蘭瓦赫寧根大學(xué)攻讀博士學(xué)位，導(dǎo)師是瓦赫寧根大學(xué)植物育種系主任evertjacobsen教授。晚疫病是馬鈴薯第一大病害，瓦赫寧根大學(xué)當(dāng)時(shí)開(kāi)展抗病基因克隆工作已有10年，尚未取得顯著進(jìn)展。通過(guò)深入思考，黃三文認(rèn)為失敗的主要原因是克隆基因方法存在問(wèn)題。他精心準(zhǔn)備了一封信，向?qū)熖嶙h應(yīng)采取更可靠的圖位克隆法。導(dǎo)師欣然采納了他的建議，讓他放手去做。

　　沒(méi)有基因組圖譜，圖位克隆基因仍是一項(xiàng)非常艱巨的工程，為此黃三文全身心投入了工作。別的學(xué)生每天工作8小時(shí)，他工作12小時(shí)以上；周末對(duì)荷蘭學(xué)生來(lái)說(shuō)是雷打不動(dòng)的休息時(shí)間，對(duì)他是利用實(shí)驗(yàn)室儀器的大好時(shí)間。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期、高強(qiáng)度的努力工作，他成功地克隆了一個(gè)重要抗病基因r3a，并與英國(guó)科學(xué)家合作克隆了r3a識(shí)別的晚疫病菌無(wú)毒基因avr3a。如今r3a-avr3a這一分子互作系統(tǒng)已成為馬鈴薯—晚疫病菌研究的模式體系。黃三文也因其博士期間的突出表現(xiàn)獲得了2004年度“國(guó)家優(yōu)秀留學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金”。

　　從跟跑者到領(lǐng)跑者

　　2005年2月4日，中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉研究所生物技術(shù)室成立了功能基因課題組。課題組一成立就參與了由荷蘭瓦赫寧根大學(xué)發(fā)起的大型國(guó)際合作項(xiàng)目——國(guó)際馬鈴薯基因組計(jì)劃，這也是我國(guó)參加的第一個(gè)蔬菜基因組國(guó)際計(jì)劃，后來(lái)共有14個(gè)國(guó)家28家科研機(jī)構(gòu)參加了該計(jì)劃。黃三文作為中方首席科學(xué)家負(fù)責(zé)項(xiàng)目的組織和執(zhí)行。

　　計(jì)劃實(shí)施不久，研究就面臨嚴(yán)重困難，主要是在測(cè)序策略上采用了依賴傳統(tǒng)測(cè)序技術(shù)、高質(zhì)量物理圖譜的技術(shù)方案；在合作方式上采用按染色體分工策略，使項(xiàng)目進(jìn)度很難掌握。

　　2006年，新一代dna測(cè)序技術(shù)開(kāi)始浮出水面，雖然當(dāng)時(shí)尚無(wú)利用新技術(shù)對(duì)大基因組進(jìn)行從頭測(cè)序的先例，但黃三文敏銳意識(shí)到新一代dna測(cè)序技術(shù)為蔬菜基因組計(jì)劃帶來(lái)的機(jī)會(huì)，也認(rèn)識(shí)到基因組學(xué)對(duì)園藝學(xué)科基礎(chǔ)研究整體提升的重要意義，他經(jīng)過(guò)深思熟慮后向研究所提出了書(shū)面建議，認(rèn)為必須發(fā)起我方主導(dǎo)的計(jì)劃，來(lái)帶動(dòng)我國(guó)蔬菜基因組學(xué)研究的快速發(fā)展。

　　2007年，蔬菜花卉所自籌經(jīng)費(fèi)發(fā)起國(guó)際黃瓜基因組計(jì)劃，大膽采用最新測(cè)序技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的測(cè)序手段、全基因組鳥(niǎo)槍法測(cè)序策略等。由于采取了正確的測(cè)序策略和高效的組織方式，計(jì)劃進(jìn)展順利，其研究成果在2009年11月的《自然—遺傳學(xué)》（naturegenetics）上作為封面文章發(fā)表。這是第一個(gè)蔬菜作物全基因組分析論文，也是我國(guó)園藝界第一次在高影響因子的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文。

　　盡管黃瓜基因組研究獲得重大突破，但到2008年上半年，馬鈴薯基因組計(jì)劃進(jìn)度仍然緩慢，于是，黃三文下決心另辟蹊徑，采用單倍體材料、全基因組鳥(niǎo)槍法策略和新一代dna測(cè)序技術(shù)，于2009年初完成了單倍體馬鈴薯全基因組序列圖的繪制，并初步闡明了馬鈴薯自交衰退的基因組學(xué)機(jī)理并發(fā)現(xiàn)一批與馬鈴薯塊莖發(fā)育相關(guān)的基因。

　　在2009年3月愛(ài)爾蘭會(huì)議上，大家決定把所有資源集中在中方組織的單倍體馬鈴薯測(cè)序計(jì)劃上來(lái)。2011年7月《自然》雜志以封面長(zhǎng)篇幅論文發(fā)表了馬鈴薯基因組分析的成果，被兩院院士評(píng)為2011年度“世界十大科技進(jìn)展新聞”。美國(guó)植物基因組專家認(rèn)為，“馬鈴薯基因組論文是基因組比較分析的優(yōu)秀范例，作者們采用了單倍體來(lái)測(cè)序克服了馬鈴薯基因組的雜合度帶來(lái)的困難。”