創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)下的廣東省遺傳學(xué)研究

黃峙，熊符，周天鴻，徐湘民

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)下的廣東省遺傳學(xué)研究

黃峙1，熊符2，周天鴻1，徐湘民2

1. 暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣州 510632 2. 南方醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教研室，廣州 510515

遺傳學(xué)(genetics)是探究生物遺傳和變異規(guī)律的科學(xué)。從1866年孟德爾發(fā)表“植物雜交實(shí)驗(yàn)”論文，標(biāo)志著經(jīng)典遺傳學(xué)的創(chuàng)立；到1953年沃森和克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，開啟了分子遺傳學(xué)研究的大門；隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和多學(xué)科交叉融合，以PCR技術(shù)、DNA重組技術(shù)、高通量基因組測(cè)序技術(shù)、基因編輯技術(shù)及生物信息大數(shù)據(jù)平臺(tái)等為代表的一系列新技術(shù)和新方法取得飛速發(fā)展和革命性突破[1]。現(xiàn)代分子遺傳學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中最重要的基礎(chǔ)性和前沿性核心學(xué)科之一。正是源于遺傳學(xué)研究及其相關(guān)學(xué)科研究創(chuàng)新成果的不斷涌現(xiàn)，帶動(dòng)整個(gè)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)進(jìn)入了全面創(chuàng)新的時(shí)代。在中國(guó)遺傳學(xué)會(huì)指導(dǎo)和廣東省科協(xié)的領(lǐng)導(dǎo)下，廣東省遺傳學(xué)會(huì)作為遺傳學(xué)教學(xué)和科研工作者自愿組成的、具有獨(dú)立法人資格的地方性、公益性、學(xué)術(shù)性社會(huì)團(tuán)體，自1980年7月在廣州成立以來(lái)，已歷經(jīng)十屆。其中第一、二屆理事長(zhǎng)是中山大學(xué)李寶健教授；第三、四屆理事長(zhǎng)是中科院華南植物園黃鴻樞教授；第五、六、七屆理事長(zhǎng)是華南師范大學(xué)郭寶江教授；第八、九屆理事長(zhǎng)是暨南大學(xué)周天鴻教授。新一屆學(xué)會(huì)第十屆理事會(huì)的掛靠單位為南方醫(yī)科大學(xué)，理事長(zhǎng)是徐湘民教授。學(xué)會(huì)密切聯(lián)系和團(tuán)結(jié)區(qū)域內(nèi)全體會(huì)員和廣大遺傳學(xué)工作者，以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心，致力于推動(dòng)本地區(qū)遺傳學(xué)研究的繁榮，促進(jìn)區(qū)域遺傳學(xué)知識(shí)和技術(shù)的普及，提升地方遺傳學(xué)教育事業(yè)的發(fā)展及遺傳學(xué)科技人才的培養(yǎng)和隊(duì)伍建設(shè)，加快遺傳學(xué)技術(shù)與生物醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，期待在“一帶一路”及大灣區(qū)建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

南粵大地具有悠久的水稻()種植和選育歷史，在水稻遺傳學(xué)優(yōu)勢(shì)研究上碩果累累?！爸袊?guó)稻作學(xué)之父”丁穎教授，早在1930年就創(chuàng)立國(guó)立中山大學(xué)稻作試驗(yàn)場(chǎng)，當(dāng)時(shí)作為國(guó)家水稻改良中心，培育出“千粒穗”良種[2]。黃耀祥院士早年師從丁穎教授，一心一意做水稻育種，是新中國(guó)矮稈水稻育種的先驅(qū)，被國(guó)際水稻學(xué)屆稱為“半矮稈水稻之父”[3]。踐行初心不改，堅(jiān)定為國(guó)奉獻(xiàn)的盧永根院士，在水稻遺傳研究領(lǐng)域作出過突出貢獻(xiàn)，提出的水稻“特異親和基因”對(duì)水稻育種實(shí)踐產(chǎn)生了重要作用[4]。盧院士還將畢生存款880余萬(wàn)元悉數(shù)捐給了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，用實(shí)際行動(dòng)詮釋著一名科學(xué)家的愛國(guó)情懷。盧院士作為CCTV《感動(dòng)中國(guó)》2017年度人物點(diǎn)燃了無(wú)數(shù)觀眾的愛國(guó)熱情，成為一段佳話。

在傳承老一輩遺傳育種家科研精神和貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，以劉耀光院士為代表的廣東植物遺傳學(xué)家們，針對(duì)水稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育與恢復(fù)、光/溫敏不育及育性轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)緣雜種不育與親和性等科學(xué)問題，經(jīng)過多年不懈的艱苦攻關(guān)，闡明了上述科學(xué)問題的分子基礎(chǔ)，為水稻育種的遺傳學(xué)研究作出了突出貢獻(xiàn)。陳樂天教授課題組則系統(tǒng)研究了亞洲稻與非洲稻種間雜種不育遺傳學(xué)基礎(chǔ)，揭示出一種不依賴等位基因互作的非對(duì)稱遺傳互作的雜種不育新機(jī)制，并利用基因編輯技術(shù)快速創(chuàng)建了溫敏不育系和雜種親和系，為水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。由陳樂天等為本期?？珜懙摹端居哉{(diào)控的分子遺傳研究進(jìn)展》一文[5]，回顧了我國(guó)雜交水稻的發(fā)展歷程，系統(tǒng)總結(jié)了雜交水稻生產(chǎn)涉及的細(xì)胞質(zhì)雄性不育遺傳基礎(chǔ)和分子作用機(jī)制，探討了我國(guó)雜交水稻生產(chǎn)存在的問題，并提出了水稻雜種優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域下一步研究的一些重要科學(xué)問題。此外，張桂權(quán)教授團(tuán)隊(duì)在“設(shè)計(jì)育種”領(lǐng)域也開展了富有成效的系統(tǒng)研究工作。本期由張桂權(quán)教授撰寫的《基于SSSL文庫(kù)的水稻設(shè)計(jì)育種平臺(tái)》一文[6]，介紹了其團(tuán)隊(duì)潛心水稻育種數(shù)十年，采用“三步走”的策略開展水稻“設(shè)計(jì)育種”研究的經(jīng)驗(yàn)。該工作可為國(guó)內(nèi)外同行開展水稻設(shè)計(jì)育種提供參考。

在醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)和基因組學(xué)領(lǐng)域，南方醫(yī)科大學(xué)徐湘民團(tuán)隊(duì)通過兩代人37年的長(zhǎng)期堅(jiān)守，與國(guó)內(nèi)其他研究團(tuán)隊(duì)共同闡明了中國(guó)人血紅蛋白病的分子基礎(chǔ)，并發(fā)展出適合中國(guó)人群檢測(cè)的分子診斷技術(shù)，為該病的臨床診斷和預(yù)防控制作出了貢獻(xiàn)。本期?？稍搱F(tuán)隊(duì)撰寫的《影響β-地中海貧血表型的遺傳修飾作用》一文[7]，介紹了可加重或緩解β-地中海貧血表型的遺傳修飾因素，展示了對(duì)該疾病進(jìn)行遺傳修飾研究的臨床應(yīng)用以及未來(lái)發(fā)展前景，是當(dāng)下人類遺傳病領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。同時(shí)，他們?cè)谕苿?dòng)服務(wù)于臨床的血紅蛋白病的突變數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方面又取得新的突破。本期?？吨袊?guó)人血紅蛋白病突變數(shù)據(jù)集和臨床輔助決策管理系統(tǒng)》一文[8]，介紹了由該團(tuán)隊(duì)開發(fā)設(shè)計(jì)的這一可方便、高效分析血紅蛋白病突變的在線輔助精確診斷及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，可為其他人類遺傳性疾病的臨床診斷和預(yù)防應(yīng)用起示范作用。該團(tuán)隊(duì)還努力拓展不同對(duì)象的疾病研究，本期由趙存友教授等撰寫的《精神分裂癥相關(guān)單核苷酸多態(tài)性調(diào)控microRNA功能研究進(jìn)展》一文[9]，從精神分裂癥相關(guān)SNP與miRNA可能發(fā)生相互作用的4種機(jī)制展開綜述，為研究miRNA在精神分裂癥發(fā)生發(fā)展中的作用提供參考；由張秀泉教授等撰寫的《染色體10q24.31片段重復(fù)導(dǎo)致先天性缺指/缺趾畸形的一個(gè)家系致病機(jī)理分析》一文[10]，報(bào)道了對(duì)一個(gè)患有先天性缺指/缺趾畸形家系的基因變異檢測(cè)結(jié)果，分析總結(jié)了該疾病分型與基因變異之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,并探討了對(duì)此類疾病患者開展遺傳咨詢及基因診斷的策略。此外，本期?？赏踔墙淌诘茸珜懙摹禜PV陽(yáng)性口咽癌患者預(yù)后與T細(xì)胞浸潤(rùn)和新抗原負(fù)荷相關(guān)性分析》一文[11]，報(bào)道了其在免疫微環(huán)境與腫瘤突變關(guān)聯(lián)性研究中的發(fā)現(xiàn)，為HPV相關(guān)口咽癌的治療提供了新的思路。

大動(dòng)物精原干細(xì)胞的研究對(duì)了解人類相關(guān)生理機(jī)制和疾病至關(guān)重要，并且豬、牛和羊等農(nóng)業(yè)動(dòng)物的精原干細(xì)胞研究及其技術(shù)研發(fā)可為優(yōu)良種畜擴(kuò)繁和制備具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的基因修飾家畜提供新途徑。本期專刊由趙鑫和楊化強(qiáng)撰寫的《大動(dòng)物精原干細(xì)胞研究進(jìn)展》一文[12]，介紹了精原干細(xì)胞的特征，以及動(dòng)物新型替代繁殖技術(shù)、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物制備和治療雄性不育的新方法及其應(yīng)用前景，并探討了目前該領(lǐng)域面臨的主要科學(xué)問題。在農(nóng)業(yè)動(dòng)物的飼養(yǎng)過程中，果膠作為飼料中主要抗?fàn)I養(yǎng)因子，影響著畜禽對(duì)日糧中能量和氮的利用效率。利用外源基因在畜禽消化道細(xì)胞中表達(dá)果膠酶，成為提高飼料利用率的一種重要策略。本期由莫健新等撰寫的《微生物源果膠酶在豬PK15細(xì)胞中異源表達(dá)及其酶學(xué)性質(zhì)分析》一文[13]，根據(jù)豬基因表達(dá)系統(tǒng)遺傳密碼使用偏好，對(duì)編碼果膠酶的基因(和)序列進(jìn)行優(yōu)化，并導(dǎo)入豬PK15細(xì)胞中異源表達(dá)，探究了其在豬細(xì)胞中表達(dá)的可行性，為創(chuàng)制轉(zhuǎn)果膠酶基因豬提供了理論參考。

秉承“基因科技造福人類”的使命，深圳華大基因從1999年成立以來(lái)，已發(fā)展成為全球領(lǐng)先的基因組科學(xué)研發(fā)機(jī)構(gòu)。借助華大在基因組領(lǐng)域的數(shù)據(jù)產(chǎn)出和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，2011年中國(guó)政府批復(fù)依托深圳華大生命科學(xué)研究院(原深圳華大基因研究院)建設(shè)我國(guó)首個(gè)讀、寫、存一體化的綜合性生物遺傳資源基因庫(kù)—國(guó)家基因庫(kù)。本期?？尚煊嵉茸珜懙摹秶?guó)家基因庫(kù)：共有、共為、共享》一文[14]，介紹了國(guó)內(nèi)外較有影響力的基因資源大平臺(tái)的發(fā)展概況，著重闡述了國(guó)家基因庫(kù)的定位與任務(wù)、“三庫(kù)兩平臺(tái)”架構(gòu)以及國(guó)家基因庫(kù)的開放共享管理和運(yùn)行機(jī)制。這一基于我國(guó)基因資源數(shù)據(jù)的共享和公共服務(wù)平臺(tái)，對(duì)生命科學(xué)研究和生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展將會(huì)起到重要支撐作用。

以上內(nèi)容是本期?？瞥龅闹饕撐?。限于篇幅和組稿時(shí)間，我省還有許多值得推薦的遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究成果未能在本期?？幸灰怀尸F(xiàn)，借此機(jī)會(huì)選取如下一些代表性研究做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。

中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院匯聚了一批富有活力的優(yōu)秀專家學(xué)者，他們勇于開拓和創(chuàng)新，在合成基因組學(xué)領(lǐng)域取得了國(guó)際矚目的研究結(jié)果。該院戴俊彪研究員是我國(guó)這一領(lǐng)域的帶頭人之一，也是國(guó)際合成酵母基因組計(jì)劃(Sc2.0)和國(guó)際基因組編寫計(jì)劃(GP-write)的主要成員，牽頭發(fā)起了“國(guó)際基因組編寫計(jì)劃·中國(guó)(GP-write China)”國(guó)際合作項(xiàng)目。該團(tuán)隊(duì)在2017年成功實(shí)現(xiàn)了釀酒酵母()第12號(hào)染色體的人工設(shè)計(jì)與合成，這一工作發(fā)表在雜志上[15]，并入選當(dāng)年的中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展，被認(rèn)為是合成生物學(xué)史上的一個(gè)里程碑。2018年5月，戴俊彪課題組和英國(guó)曼徹斯特大學(xué)蔡毅之課題組合作在發(fā)表2篇論文[16,17]，解決了將合成酵母菌應(yīng)用于代謝工程，從而生產(chǎn)具有重要經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值產(chǎn)品的多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。戴俊彪研究員因此而榮獲“談家楨生命科學(xué)創(chuàng)新獎(jiǎng)”(2018年)。

亨廷頓舞蹈病是一種由于基因發(fā)生變異所引起的常染色體顯性遺傳神經(jīng)退行性疾病。由暨南大學(xué)粵港澳中樞神經(jīng)再生研究院李曉江教授和中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院賴良學(xué)研究員領(lǐng)導(dǎo)的合作團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)4年的研究，利用基因編輯技術(shù)(CRISPR/Cas9)和體細(xì)胞核移植技術(shù)，首次成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈病基因敲入豬，該模型動(dòng)物可精準(zhǔn)模擬出這一人類神經(jīng)退行性疾病的表型。該成果發(fā)表在世界生物學(xué)頂尖學(xué)術(shù)期刊上[18]，為我國(guó)腦科學(xué)與類腦研究提供了重要的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型及先進(jìn)研究手段，標(biāo)志我國(guó)大動(dòng)物模型研究走在了世界前列。

在植物逆境生物學(xué)的研究領(lǐng)域，源于中山大學(xué)生命科學(xué)院細(xì)胞遺傳學(xué)教研室而發(fā)展起來(lái)的“植物逆境與光合實(shí)驗(yàn)室”，經(jīng)過兩代人20余年的努力，已經(jīng)建立了包括遺傳轉(zhuǎn)化在內(nèi)的植物基因工程操作平臺(tái)。近5年來(lái)，中山大學(xué)王宏斌教授領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)在植物逆境的初期信號(hào)感知與葉綠體相關(guān)應(yīng)答方面開展了系統(tǒng)的工作，取得令人矚目的成果[19]。還有中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所王曉雪研究員，瞄準(zhǔn)海洋微生物和模式微生物，開展生理代謝與環(huán)境適應(yīng)機(jī)制的研究，關(guān)注毒素–抗毒素系統(tǒng)及原噬菌體等水平基因轉(zhuǎn)移元件在環(huán)境適應(yīng)性中的功能和調(diào)控，并系統(tǒng)闡釋這些水平基因轉(zhuǎn)移元件在環(huán)境脅迫條件下的調(diào)控通路。從細(xì)菌的自身代謝調(diào)控中找到新的關(guān)鍵調(diào)控因子作為靶點(diǎn)，為抑制抗藥性細(xì)菌–提供了有效途徑[20]。

開展遺傳學(xué)教學(xué)的改革和探索也是廣東省遺傳學(xué)會(huì)的一項(xiàng)重要工作。2017年12月，受教育部高等學(xué)校生物技術(shù)、生物工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委托，周天鴻教授負(fù)責(zé)組織了由學(xué)會(huì)與高等教育出版社和暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院共同承辦的“高?；蚬こ坦歉山處熝行薨唷?，為一線教師提供課程建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)模式與方法等方面交流與研討的機(jī)會(huì)。來(lái)自全國(guó)各地54所高校，從事《基因工程》教學(xué)科研的百余名“骨干”參加本次培訓(xùn)班。此外，學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、遺傳學(xué)教學(xué)分會(huì)主任賀竹梅教授于2016年4月和2017年6月分別負(fù)責(zé)承辦了兩次全國(guó)高校遺傳學(xué)教學(xué)研討會(huì)，對(duì)遺傳學(xué)教學(xué)起到了積極的推動(dòng)作用。賀竹梅教授還作為主編參與修訂了“十二五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《現(xiàn)代遺傳學(xué)教程》第3版(高等教育出版社)和《現(xiàn)代遺傳學(xué)學(xué)習(xí)引導(dǎo)》第2版(高等教育出版社)。

綜上所述，廣東省遺傳學(xué)研究聚焦國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，全面推進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，致力推動(dòng)粵港澳大灣區(qū)生命科學(xué)研究的整體發(fā)展。2019年2月18日，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)了《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》，成為指導(dǎo)粵港澳大灣區(qū)當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期合作發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。在大灣區(qū)的未來(lái)建設(shè)中，生物技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展壯大的新支柱產(chǎn)業(yè)之一，生物醫(yī)藥、海洋經(jīng)濟(jì)、基因檢測(cè)、高端醫(yī)學(xué)診療設(shè)備和現(xiàn)代中藥等重大生命健康產(chǎn)業(yè)布局，與遺傳學(xué)研究和遺傳資源開發(fā)息息相關(guān)。正當(dāng)此時(shí)，擼起袖子加油干，發(fā)力粵港澳大灣區(qū)遺傳學(xué)研究，用優(yōu)異的創(chuàng)新成果為粵港澳大灣區(qū)建設(shè)和國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略服務(wù)。

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2019-08-08

黃峙，博士，教授，第九屆廣東省遺傳學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)。E-mail: thsh@jnu.edu.cn熊符，博士，教授，第十屆廣東省遺傳學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)。E-mail: xiongfu@smu.edu.cn

周天鴻，碩士，教授，第九屆廣東省遺傳學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。E-mail: tzth@jnu.edu.cn徐湘民，碩士，教授，第十屆廣東省遺傳學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。E-mail: xixm@smu.edu.cn

10.16288/j.yczz.19-229

2019/8/12 16:51:00

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