中美科学家联合绘出番木瓜基因组草图

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中国和美国科学家报告说，他们成功绘出了番木瓜的首张基因组草图。这是继拟南芥、水稻、白杨和葡萄之后，科学家破译的第五种被子植物（即开花植物）的基因组序列，将为研究开花植物的进化提供新信息。  

    参与这一研究的科学家来自美国夏威夷大学、美国伊利诺伊大学、中国南开大学、天津市功能基因组与生物芯片研究中心等机构。有关研究成果发表在２４日正式出版的英国《自然》杂志上。  

    据伊利诺伊大学发布的新闻公报介绍，中美科学家绘制出的是一种在美国已种植多年的转基因番木瓜的基因组草图。这种番木瓜经过基因工程改良，植入了一种特定基因，能够使番木瓜抵御常见的番木瓜环斑病毒。  

    这一草图共测出了番木瓜９０％以上基因的序列。初步分析结果表明，番木瓜大约７２００万年前与拟南芥在进化道路上“分家”之后，便走上了另外一条进化道路。据科学家估计，在大约１．２亿年前，拟南芥、白杨、葡萄和番木瓜这几种被子植物门双子叶植物纲的植物都曾经历过一次“整基因组三倍复制”。在近代的进化过程中，拟南芥又经历了两次“整基因组两倍复制”，但番木瓜和葡萄没有经历类似过程。  

    研究显示，番木瓜中与木质素合成相关的基因数量少于白杨，多于拟南芥。科学家说，这一点与进化相符，因为番木瓜就是从草本植物进化为木本植物的。  

    基因组分析还发现，虽然与其他几种基因序列已被破译的被子植物相比，番木瓜基因组中的功能基因数量要少，但与关键酶相关的基因数量明显要多。例如，番木瓜中负责编码与淀粉制造等相关的酶的基因数量比拟南芥要多。番木瓜中负责编码合成挥发性化合物的基因也较多，这使得番木瓜发出的气味能吸引授粉者，也容易引来动物食用番木瓜，从而将其种子散播到各处。  

    此外，转基因番木瓜的基因组中只有３处留下了植入基因的痕迹，而位于细胞核内的核基因丝毫未受影响。科学家说，基因组测序使他们首次了解到外加基因在转基因番木瓜中引发的基因变化，这将有助于打消人们对转基因番木瓜的疑虑。  

    番木瓜是已知营养最丰富的水果之一，其果肉中的维生素Ａ原、维生素Ｃ、类黄酮、叶酸、泛酸、钾、镁及植物纤维的含量都极高。从番木瓜汁中提取的木瓜蛋白酶还是一种用途很广的消化酶，可用于酿造业以及化妆品和药品的生产。



    24日，中国南开大学、天津市功能基因组与生物芯片研究中心与美国夏威夷大学的科学家联合发表论文《转基因热带水果植物——木瓜的基因组草图》，宣告率先绘出了转基因木瓜的基因图谱，这篇论文作为封面文章发表在世界权威科学杂志英国《自然》(Nature)上。

　　来自中美两国30多家研究机构的科学家参与了这项“木瓜全基因组测序计划”， 由南开大学泰达生物技术学院院长、天津市功能基因组与生物芯片研究中心主任、长江学者王磊，夏威夷大学基因组学、蛋白质组学与生物信息学研究中心主任马克索多•阿兰(Maqsudul Alam)共同主持。研究组在盛产木瓜的美国夏威夷州选择了一株抗病毒的转基因木瓜，从细胞中提取出脱氧核糖核酸分子(DNA分子)，切成极小的片段并进行测序。得到极小片段的基因序列后，经过生物信息学分析，再拼接到一起，就成了完整的基因图谱。

　　此项研究不仅为木瓜功能基因组学的研究和合理运用木瓜资源奠定了基础，还对农作物育种、农业生产和深化人类对转基因植物的认识具有重要意义。研究所得的木瓜基因序列目前存放在“国际核苷酸序列数据库”合作成员单位日本DNA数据银行、欧洲分子生物学实验室、美国基因银行里。

　　“木瓜全基因组测序计划”，是中国继人类基因组计划、超级杂交水稻基因组计划后参与的又一项大型国际基因组合作研究计划。此项计划于2004年12月启动，研究计划所需近1000万美元的研究经费由美方提供，知识产权则为双方共同拥有。

　　《自然》创立于1869年，是世上最早的科学周刊，与美国《科学》并称为最为权威的两大科学期刊。2000年以来，中国大陆科研机构在《自然》发表的生命科学论文有14篇，其中3篇为封面文章。



昨天，世界著名的国际性科学期刊英国《自然》周刊上，刊登了本市科学家王磊等撰写的封面文章！记者从南开大学获悉，这是天津地区诞生的第一篇《自然》封面文章。在《自然》杂志上发表文章，而且是以封面文章形式发表，代表着重大的科学“含金量”，意味着文章内容是近一段时期世界范围内对科学界乃至全人类生活有一定影响的科学成果或发现。  

在昨天出版的《自然》杂志上，封面文章是南开大学、天津市功能基因组与生物芯片研究中心和夏威夷大学合作完成的《转基因热带水果植物——木瓜基因组草图》成果论文。这是世界上首次绘制完成的一株转基因经济作物全基因组图谱，成为我国继人类基因组计划、水稻基因组计划之后在基因组学研究领域取得的又一重大突破，这一研究成果对农作物育种、农业生产和人类对转基因植物的认识具有极其重要的意义。南开大学泰达生物技术学院院长、天津市功能基因组与生物芯片研究中心主任王磊博士成为两名共同责任作者，也就是项目的首席科学家之一。



千万美元破译“木瓜DNA ”  

昨天，王磊教授在接受记者采访时，特意带来放大了的本期《自然》杂志封面。王磊教授告诉记者，研究组在盛产木瓜的夏威夷州选择了一株抗病毒的转基因木瓜，从细胞中提取出脱氧核糖核酸分子（DNA），切成极小的片段并进行测序。得到极小片段的基因序列后，经过生物信息学分析，再拼接到一起，就成了完整的基因图谱。这项研究破译经费就高达1000万美元。在“破译”的过程中，中美双方共同完成了信息采集等工作，最后阶段的生物信息分析是在中国完成的。项目组成员南大的冯云老师说：“在历时两年半的研究时间里，采集的数据信息达到280万条，每一条中又有七八百个数据，可见最后的信息分析工作量之大，中国科研人员完成的这些繁重的工作，对这项研究有突出的贡献。”  



年轻团队“完美突击”  

这项达到世界顶尖水平的研究项目，首席科学家之一的王磊教授其实只有46岁。他风趣地说：“其实在参与研究的南开团队里，我已经是最老的了。这项研究有世界30多个单位参加，南开大学、天津市功能基因组与生物芯片研究中心等单位组成的团队有30多人，其中五六位是海外归来的学者，三分之一是南开大学的年轻老师，还有三分之一是在读的研究生。这支年轻的队伍为了完成这个工程，每天都在努力。”  

既然研究的是美国夏威夷州的转基因木瓜，为什么破译其密码还要中国专家合作？王磊教授说：“这就是我们在基因组学研究领域所展现的实力，赢得了对方的尊重与信任；而这种高层次的国际合作，又为学科发展和自身研究水平的提升提供了一个绝佳的机会和平台。也让我们中国的年轻科研人员得到了发挥自己才能、增长见识的机会。”  



释疑 研究木瓜有什么用  

作为第一种进行转基因实验的水果，木瓜有很多遗传奥秘，了解它的基因对于人们认识转基因食品很有意义。破译木瓜的基因“密码”，可以更好地了解转基因植物的成长奥秘，提高更多木本经济作物的产量。  

在基因图谱绘制完成以后，就要进行功能基因的研究，更多地了解木瓜及其他相关作物对人类的作用。这份木瓜基因图谱还将有助于揭示植物性别决定机制的起源和进化。  

由于几年前，人类首次在木瓜上发现植物也有性染色体，因此这份木瓜基因图谱还将有助于揭示植物性别决定机制的起源和进化。王磊教授还说，木瓜与水稻的基因组长度相近，得到木瓜的“基因密码”，对于水稻的基因研究也是有益的。他打比方说，我们得到基因图谱，相当于得到一本书，下一步则是读懂这本书。“读懂”可能比“得到”更关键。即使读懂一部分，对人类的帮助也会非常之大。  



焦点 如何看待转基因食品  

转基因食品就是利用分子生物学手段，将某些生物的基因转移到其他生物物种中去，使其出现原物种不具有的性状或产物。  

自从转基因食品诞生以来，人们对它的争论就没有停止过。对此，王磊教授认为：通过转基因技术可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等特性的作物新品种，以减少对农药化肥和水的依赖，降低农业成本，大幅度地提高单位面积的产量，改善食品的质量，缓解世界粮食短缺的矛盾。转基因的研究实际上是帮助植物快一点实现进化，但是，这种进化到底会带来多大的好处，我们如何能充分地认识到这些好处，需要经过几代人的发展才能真正明了