為何要破解辣木基因組？

雖說(shuō)云南早在10多年前就開(kāi)始引種辣木，但大多數(shù)人聽(tīng)說(shuō)辣木，還是源于今年7月國(guó)家主席習(xí)近平出訪古巴時(shí)，送給古巴革命領(lǐng)袖菲德?tīng)枴たㄋ固亓_辣木種子開(kāi)始。產(chǎn)自云南西雙版納的約1.5萬(wàn)粒辣木種子，讓原本默默無(wú)聞的辣木一時(shí)家喻戶曉。云南種植面積較大、開(kāi)展辣木研究最早的情況也因此聲名遠(yuǎn)播。隨著辣木的功效被越來(lái)越多人所熟知，有關(guān)辣木種植、應(yīng)用的科學(xué)研究也亟待被人們所了解。

辣木被稱為“神樹(shù)”、“寶樹(shù)”，我省對(duì)它的研究已有50年歷史。但對(duì)它的基礎(chǔ)研究一直進(jìn)展緩慢。由于缺少辣木的基因信息，特別是基因組信息，對(duì)辣木的研究一直停留在傳統(tǒng)植物學(xué)和食品學(xué)角度。鑒于辣木的重要性日益突出，為了將辣木研究提升到現(xiàn)代生物學(xué)研究的前端，2013年底，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)、云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院、普洱茶研究院、昆明理工大學(xué)、中國(guó)-古巴辣木合作研究中心、黑龍江省科學(xué)院聯(lián)合成立以云南農(nóng)業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)盛軍為首席科學(xué)家的辣木攻關(guān)小組，開(kāi)展了辣木基因組解析計(jì)劃。在解釋為何要破譯辣木基因組時(shí)，盛軍認(rèn)為主要基于3點(diǎn)：一是要解釋辣木的抗旱能力為何很強(qiáng)，它適宜在云南哪些海拔地區(qū)種植？二是解釋辣木為何生長(zhǎng)速度會(huì)很快？三是解釋它的諸多營(yíng)養(yǎng)成分要如何使用更科學(xué)。課題組歷時(shí)1年多攻關(guān)，最終成功破譯了辣木3.16億對(duì)堿基排序，完成世界上首個(gè)辣木基因組精細(xì)圖譜的繪制，科研人員獲取了決定辣木生長(zhǎng)、形態(tài)和功效的19465個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因信息。

“以前人們從自然界收集辣木資源種植，而隨著基因組的解析，這種‘靠天吃飯’的方式將很快得到改善。我們很快就能培育出適合不同地方種植、適合不同用途的辣木新品種。”盛軍說(shuō)。通過(guò)基因組輔助育種，可以解決辣木抗病蟲(chóng)害，抗凍等諸多問(wèn)題。

據(jù)課題組專家介紹，目前全球獲得基因組排序的動(dòng)植物，不超過(guò)100組。而關(guān)于辣木研究的，更是少之又少。而隨著辣木基因組精細(xì)圖譜的問(wèn)世，對(duì)辣木的研究將更為充分。

辣木基因組破解后做什么？

基因組破譯對(duì)辣木研究最直接的作用是什么？科研人員解釋說(shuō)，辣木基因圖譜的獲得，使辣木以前在栽種、植株高矮等無(wú)法改變無(wú)法解答的難題上找到了答案。科研人員舉例說(shuō)，人人都知道辣木是熱帶樹(shù)種，但它為什么有很好的耐熱能力？科研人員在比較了其它已經(jīng)發(fā)布的基因組序列，特別是一些寒帶樹(shù)種基因組序列后，發(fā)現(xiàn)辣木基因組中含有更多的與耐熱相關(guān)的基因。而基因分析也表明，辣木有較少的水道通蛋白和更多的抗耐旱基因，可以用少量的水進(jìn)行生長(zhǎng)，為辣木在干旱地區(qū)的生長(zhǎng)提供了科學(xué)依據(jù)，這邊提示了辣木除了昭通與香格里拉部分高海拔地區(qū)外，適宜在云南多數(shù)地方安家。

除了解決了為什么的問(wèn)題，基因組的破譯還可解決怎么改變的問(wèn)題。比如，在辣木生長(zhǎng)中，最大的兩個(gè)問(wèn)題是抗凍和株高。辣木正常生長(zhǎng)是最低溫度大約是零下一度，但如果使用基因組輔助的方式，科研人員就可以選育出更耐冷的辣木，讓辣木的種植范圍更廣闊。同時(shí)，辣木由于生長(zhǎng)速度過(guò)快，株高在短時(shí)間內(nèi)會(huì)變得很高，導(dǎo)致人們采摘很困難。而基因信息則可指導(dǎo)育種人員，快速培育出葉片產(chǎn)量高，而植株卻不高的辣木新品種。

“辣木的基因組破解僅僅是辣木科研的第一步，接下來(lái)，課題組還將逐步解決辣木的功能研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)兩個(gè)難題。”盛軍說(shuō)，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？這些都還沒(méi)得到科學(xué)的研判。2013年，辣木獲批為新資源食品，這意味著辣木的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)將迎來(lái)新時(shí)代。為了科學(xué)地揭示辣木的功效、適用人群和最優(yōu)化食用方案，特別是需要提示辣木對(duì)東亞人的營(yíng)養(yǎng)和功能，課題組展開(kāi)了辣木“健康組計(jì)劃”。在使用大量實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)后，科研人員發(fā)現(xiàn)，辣木會(huì)顯著降低血糖、血脂和平衡小鼠體重，避免肥胖發(fā)生。這意味著，辣木或許會(huì)有減肥的功能。同時(shí)，科研人員還發(fā)現(xiàn)，食用辣木可明顯增長(zhǎng)腸道的長(zhǎng)度，這也給腸癌病人術(shù)后康復(fù)帶來(lái)了福音。基于這些研究成果，課題組將用3年時(shí)間，分階段完成辣木的全產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)發(fā)，使辣木在云南全面“開(kāi)花結(jié)果”。

目前，云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院和大理來(lái)思爾乳業(yè)有限責(zé)任公司已共同開(kāi)發(fā)出辣木酸奶，不久將上市。“當(dāng)然，辣木的綜合性成分開(kāi)發(fā)還有很長(zhǎng)的路要走。但沿著這樣的思路走下去，辣木或許會(huì)成為云南又一吸引人的新興生物產(chǎn)業(yè)。”盛軍說(shuō)