张喆 川报观察记者 李丹
在我国西南地区海拔1600-3100m的森林边缘地带及山坡草地上，有一种其貌不扬的草，名叫“鸭茅”，它是世界四大广泛栽培的禾本科牧草之一，不仅可用于青饲、青贮或调制干草，还因适应能力强，抗旱，耐瘠薄，在边际土地及石漠化深度贫困区草牧业发展中发挥着重要作用。20年来，四川农业大学张新全教授团队把研究对象聚焦这小小的鸭茅草。
1月9日，记者从四川农业大学获悉，经过不懈努力，日前张新全团队完成了鸭茅全基因组测序工作。这是我国首次在牧草领域完成的第一个基因组测序，将为选育出更多优质、高产、适应性强的牧草提供有力保障。
20年磨一剑
长期以来，科研工作者主要运用传统育种方法改良鸭茅的产量、品质和抗性，但效率较低，一个新品种的培养大概需要15年时间。随着科技的进步，借助分子育种的新技术，利用分子标记辅助选择技术（MAS）和基因编辑技术可大大加快育种进程，把育种周期缩短为8-10年。这都需要鸭茅的基因组信息库作为支撑才能实现。
“一切从零开始！”2000年，即使当时在传统育种领域已经是国内领先水平，但张新全教授毅然带领团队投身构建鸭茅基因组信息库的新领域中。
由于牧草基因组大、重复序列及杂合度都较高，这增加了基因组序列构建的难度，且我国尚未有牧草基因组的相关报道，无成功经验可借鉴。“风里来雨里去，已是家常便饭。”要构建基因组信息库，必须收集到丰富的种质资源。除了在全球范围内征集，野外采集也必不可少。鸭茅成熟期一般在7月份，冒着烈日、狂风、大雨采集也是常事，甚至还曾遇到毒蛇、迷路、汽车抛锚等不可预知的危险。
珍贵的材料来之不易。2017年7月，张新全教授带领团队前往泥巴山采集鸭茅材料，路上突遇暴雨，山洪爆发，一些山路被冲垮。来不及多想，一行人立马下车，穿上雨衣，徒步向深山进发，只为不耽误研究进程。在深山里走了3个多小时，最终凭借张新全教授丰富的野外采集经验，终于找到泥巴山二倍体野生鸭茅材料，为基因组测序提供了重要材料。
经过长期不断试验，采用测序新技术，融合生物信息学，鸭茅的全部40088个基因终于如同一幅画卷在团队眼前徐徐展开。
质量提高50倍
2019年6月，张新全教授团队在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为《鸭茅参考基因组组装为其系统进化和开花分子机制提供新的见解》的研究论文，首次公布了鸭茅的高质量参考基因组，是我国第一个公布的牧草参考基因组。
“这是一个质量较好的鸭茅基因组数据库，其相关质量指标是黑麦草基因组的50倍以上。”该论文第一作者黄琳凯教授表示，此前牧草领域全球范围内仅有三叶草和黑麦草基因组数据库。
鸭茅基因组包含了40088个基因，其中有1173个基因家族是鸭茅特有基因。这些特有基因大多和草类植物适应能力强、抗旱耐寒相关。通过比较发现，鸭茅和小麦较为近缘。因此，这些基因资源也可用于近缘作物小麦抗寒、抗旱等品质的遗传改良技术中。
如今，鸭茅基因组数据库已经开始在科研工作中发挥作用。数据库网站已于2019年8月上线，访问量近5000次。目前已有包括复旦大学、新西兰皇家科学院农业研究所等在内的中外学者访问网站，进行相关基因位置及表达的查找。
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