團隊開會研讨

近日，國際棉花基因組大會組委會向澳门新莆京4117.com馬峙英教授發來邀請，希望他在大會上作成果報告。引發國際學術界對馬峙英高度關注的，是5月8日國際頂級學術刊物《自然•遺傳學》在線發表的一篇研究長文。這篇文章是一項棉花基因組變異和纖維性狀遺傳領域的國際重要研究成果，它将有助于未來棉花育種走向“按圖索骥”，從“海選”走向“定制”。

記者采訪了該論文的作者們——我校華北作物種質資源研究與利用教育部重點實驗室馬峙英教授棉花科研團隊，探尋棉花基因組研究取得重大科研成果背後的故事。

重磅科研成果，讓未來棉花育種實現“按圖索骥”

這篇在國内外引起強烈反響的科研論文，究竟實現了哪些突破？原來，馬峙英團隊聯合中國農業科學院棉花研究所等單位，對從中國棉花種質資源庫7362份陸地棉中篩選出的419份核心種質進行基因組重測序，平均深度達6.55倍，找出366萬個單核苷酸多态性（SNP），通過田間環境種植鑒定獲得了20多萬個表型數據，發現了與棉花纖維長度、強度等重要性狀相關的基因組變異和遺傳位點及其染色體分布規律，這是當前世界棉花測序和關聯分析中測序深度、品種表型鑒定、找到變異基因位點和基因數目等較為豐富的一項研究，為棉花重要性狀定向育種提供了較為精準的标記和基因資源。

其實，通俗地講，就是該項研究對人類在整個馴化過程中保留了哪些有利于提高棉花品質和産量的基因位點進行了全面分析和發掘，以便為棉花品質、産量等重要性狀的有效選擇與改良提高，也就是培育纖維又長又強、産量又高的棉花新品種提供科學依據。

與馬峙英教授一道從事棉花種質資源和育種研究30多年的張桂寅研究員介紹到，“這一研究将很快被科學家們應用于棉花分子設計育種，現在常規棉花育種需要多年田間種植和選擇，将來根據SNP分子标記，直接在實驗室就能進行精準設計和選擇，可顯著提高育種效率和準确性，從而實現未來棉花育種按圖索骥。”

不經一番寒徹骨，怎得梅花撲鼻香

如此高水平研究成果的背後肯定有着不同尋常的付出和艱辛。6年的科研攻關，6個月的補充實驗，10個月投稿後的煎熬等待，是團隊每位老師難以忘卻的。從2012年開始構思，凝練出大規模發掘棉花種質資源表型變異分子基礎和優異遺傳位點，從而改良提高品質、産量等重要複雜性狀的重大科學問題，馬峙英教授帶領的棉花團隊用了6年的時間，完成了419份棉花核心種質的基因組重測序和多年多點的田間種植鑒定，頻繁的田間調查記載和實驗室性狀考查，加之結合DNA大數據對諸多育種家們關心的性狀進行全面分析和總結，工作量非常大。“全年沒有節假日，隻有臨近春節才會休息幾天，其他時間不是在實驗室就是在試驗田”，團隊成員張桂寅研究員說。

“整個研究最難的階段，我覺得第一個是田間表型鑒定、發現和确認基因組變異，以及如何鑒定優異位點的過程。”團隊成員王省芬教授說，為了尋找可能受其影響的基因，他們鑒定了纖維長度、強度、鈴重、衣分等13個纖維品質和産量性狀，獲得了20多萬個表型數據，調查數據記錄本摞起來有兩尺多高。日複一日在實驗室和試驗田之間奔波，外人看來可能是枯燥而辛苦的，但團隊成員卻不以為然，以苦為樂。“如果你是有目标的工作者，就不會覺得枯燥，當你緻力于解決一個問題後，心中湧動的喜悅将會把所有的辛苦一掃而光”，團隊裡的80後成員張豔副教授深有體會地說。“每次碰頭會上，馬老師都強調要緊盯國際前沿，保持研究的先進性。為此我們又增加了多品種多階段的纖維轉錄組測序和分析，使得工作量和難度不斷增加”。就這樣，6年的研究時間裡，棉花科研團隊兩千多個日日夜夜執着地進行着他們熱愛的科學研究工作。

“第二個難度較大的工作就是論文的寫作和修改”，王省芬說。“馬老師要求非常嚴格，帶領團隊的幾位老、中、青教師組成的寫作小組經常加班，經過6個月緊張工作完稿的論文，可以說是幾易其稿錘煉而成”。研究成果的投稿過程又是一波三折。2017年1月，大家滿懷期待，把論文投給了《Nature Genetics》，曆經一個月的等待後，收到編輯部轉來的審稿專家們的意見，論文很有價值，但需要補充實驗來驗證發掘的基因是否真正有效，時間期限為6個月。于是，馬峙英教授和他的團隊在随後的6個月時間裡緊張工作、科學設計，大田種植和生長室鑒定雙管齊下，正向遺傳學與反向遺傳學分析相互補充，模式植物拟南芥轉基因和棉花基因沉默相互印證，完成了評審專家要求的補充實驗和文章修改。随後就是長達5個多月的揪心等待。2017年12月，評審回複準備錄用，并提出了需要進一步必須回答的科學問題。2018年2月，審稿專家又第三次提出要回答的問題。“梅花香自苦寒來”，成果終于3月23日被正式接受，5月8日淩晨在線發表。

“2017年1月投稿後這一年多的時間，夜間淩晨1點，我經常會自動醒來。”那是《自然》雜志編輯上線回複郵件的時間，“再困，我也會打開手機，看看有沒有編輯的回複，看看有沒有類似的成果發表，自然科學的研究具有強烈的競争性。”馬峙英教授坦言。

站在科研高峰的“高産”團隊，用汗水成就棉花盛開

如此重磅研究成果的取得，得益于團隊10多位專家教授、30多名研究生、本科生的辛勞付出，還得益于與國内外其他科學家的團結協作。這個團隊已經先後于2014年和2015年與喻樹迅院士團隊合作，分别在國際學術頂級刊物《Nature Genetics》和《Nature Biotechnology》上以同等貢獻第一作者發表科研成果。該團隊經過30餘年的建設已形成了一支具有國際影響力的棉花研究團隊，育成15個不同類型的抗病優質高産棉花新品種，曾獲何梁何利基金科學與技術創新獎1項，國家科技進步二等獎1項，省部級科技成果一等獎4項，國家教學名師獎1項，國家教學成果二等獎1項。

到目前為止，全世界棉花基因組測序文章中國學者突破性地貢獻了8篇：6篇Nature Genetics及2篇Nature Biotechnology文章。而馬峙英棉花團隊為主完成1篇、參與完成2篇，這體現了該團隊在棉花研究領域處于先進行列。

“成果是汗水凝聚的”，這樣形容這個團隊科研成果的獲得一點也不為過。棉花生長周期長，科研工作連續性強，沒有一種“咬定青山不放松”的勁頭，是做出不來成果的。多年多點收集表型數據，團隊專家們帶領30多個學生經常從汽車到自行車、農用車，一到試驗田就忘了奔波的辛勞，開始了繁忙的田間實驗，中午就地啃兩口面包當午飯是常事。一天忙活下來，個個都像剛從土裡鑽出來的“土猴子”。就拿調查開花期和吐絮期來說，操作時間通常在每年的7月上中旬到8月底，那是一年中最熱的時候，陽光下的棉田熱氣蒸騰，人就像站在蒸籠上一樣，汗水如雨滴，順着衣袖向下淌。

假期對于這個科研團隊來說真的是奢侈品。這麼多年來，團隊的老師和研究生在臘月26之前從沒放過假。團隊經常晚上才有時間開會研讨，進行實驗進展和科研問題的彙報，集思廣益，馬峙英教授再進行總結與提高。由于工作繁忙，他的團隊老師們的共同經驗是在家做飯時幾樣菜混在一起炒，既節省時間又營養豐富，師生在實驗室做實驗方便面加榨菜就成了家常飯。大家感歎這個團隊常出“含金量”高的成果，其實那是用汗水換來的。當問到下一步工作，這支團隊考慮的是把這些找出來的纖維品質、産量相關的基因，通過技術實現基因改良，培育更好的棉花新品種，推動棉花社會經濟效益再提高。

背景鍊接：

能在《自然•遺傳學》上發論文，到底有多厲害？

《自然•遺傳學》(Nature Genetics)是英國自然出版集團出版的世界頂級科學期刊，《自然》（Nature）的系列子刊之一，屬于專業性學術期刊，發表遺傳科學領域各學科的高水平研究成果，其發表的每篇論文都要經過多名國際級專家的審核和論證，該刊上發表的文章代表着某一領域取得了意義重大的研究進展。不過，單是其高達90%的退稿率，就足以讓人望而生畏。能夠在《自然》《自然•遺傳學》等世界頂級期刊上發文，是無數科學家孜孜以求的目标。

作者：澳门新莆京4117.com 姚運肖 師春祥 攝影：澳门新莆京4117.com 趙淩雲