柑橘团队的“甜橙密码”

编辑|孙洁

柑橘团队的“甜橙密码”

编辑|孙洁

团队，永远是科研至关重要的发展动力，一个优秀的科研成果背后，一定有一个由一群优秀且团结的“奋斗人”组成的团队。

国产鲜食柑橘全年可见，这在以前是不可能实现的。为了避免柑橘集中上市造成的卖难问题，也让人们随时都能吃到国产鲜柑橘，华中农业大学邓秀新院士带领团队，正在让不可能变为可能。团队，永远是科研至关重要的发展动力，一个优秀的科研成果背后，一定有一个由一群优秀且团结的“奋斗人”组成的团队。

科研创新 解码“多胚”机理

2017年4月11日，邓秀新院士领衔的柑橘团队在国际学术权威刊物发表了无性生殖领域取得的研究进展。这项工作以柑橘原始种、野生种和栽培种的基因组为基础，采用比较基因组、遗传学和转录组等方法解析了柑橘“多胚”形成的分子基础，锁定了关键基因CitRWP。

该研究完成了四个柑橘代表种的基因组，利用单分子测序技术（PacBio）构建了迄今为止最为完整的柑橘基因组，其中Contig N50为2.2 Mb，是已经报道的柑橘基因组的18倍以上。基因组比较分析发现柑橘品种特有的基因组区段大部分为重复序列及未知功能的基因，大约有1/5的基因已知功能并富集在抗性、蛋白水解及果胶裂解等生物学途径。本研究进一步对本室搜集的100份代表原始、野生和栽培柑橘进行深度测序并群体比较，分析表明原始柑橘的遗传多样性最高，栽培柑橘中的生殖和能量代谢相关的基因受到了选择。

种子由多到少、由大到小，以及生殖模式由单胚到多胚的转换是柑橘“原始-野生-栽培”过程中最明显的演化规律之一。绝大多数植物的胚由受精卵发育而来，而柑橘珠心组织的体细胞也可发育成胚，叫做珠心胚。大多数柑橘品种一粒种子可产生2-10个珠心胚，进而萌发成多棵珠心苗，称之为多胚性。柑橘的多胚性是自然界中最稳定的无融合生殖类型之一，具有独特的研究与育种价值。本研究利用柑橘基因组平台优势结合前期构建的遗传群体，针对性设计了极端表型混池测序和局部基因关联分析的策略，将柑橘多胚位点定位到一段80-Kb的区域，包含11个候选基因。进一步精细剖析发现候选基因CitRWP与多胚性状的关联程度最高，并表现出胚珠特异表达的特点，且在多胚的表达显著高于单胚。在多胚柑橘品种中，该基因启动子区域有MITE（Miniature Inverted-repeat Transposable Element）转座子插入，并在786份自然变异资源中与多胚性状完全共分离。

柑橘多胚基因的发掘和利用对于固定优良基因型、排除珠心胚的干扰、提高育种效率具有重要意义。在柑橘苗木繁育中常利用多胚性来生产整齐一致的砧木或品种，在柑橘驯化和栽培过程中多胚性也常被人们利用保存优良基因型。

这篇论文是邓秀新柑橘团队基因组研究的又一成果。

早在2013年，柑橘团队在《自然遗传学》杂志发表了柑橘（芸香科）第一例基因组，并解析了甜橙果实富含维生素C的分子基础，破解了甜橙基因“密码”。在此后研究中，团队有意识地锁定甜橙农艺性状，有利于培养出更好、更健康的品种。经过4年的努力，柑橘团队自主完成了5例基因组，从上游到下游建立起一套适合于多年生果树作物开展正向遗传学研究的方法，并在果实品质和无性生殖研究取得新进展。

甜橙基因图谱是中国自主完成的首个果树作物基因组序列图谱，也是世界上第一例芸香科植物基因组图谱。据了解，国际柑橘基因组计划2003年启动以来，直到2011年1月，才释放了克里曼丁橘和甜橙的基因组草图，克里曼丁橘主要栽培在地中海地区，只占世界柑橘产量的不到10%。一直以来，各国科学家期望获得高质量的甜橙基因组图谱。2011年，邓秀新和阮一骏的团队开始绘制甜橙基因图谱。不到两年，即得到覆盖率近90%的高质量图谱。业内评价称，甜橙基因测序代表了“中国速度”。该研究使得中国成为继以色列和日本之后的世界上第三个获得柑橘原生质体再生植株的国家。

近10年来，柑橘团队在国际上发表柑橘研究论文占中国科学家的四分之一。邓秀新带领的柑橘团队在柑橘种质资源与遗传改良研究、对中国柑橘产业的发展以及为促进国际柑橘学术交流等方面做出了杰出贡献。

此次研究为进一步精确利用“多胚性”分子设计辅助柑橘育种提供了基因资源，同时对于大田作物引入无融合生殖性状固定杂种优势也具有借鉴价值。

邓秀新说，农业科研不是简单地去教农民种几棵树，而应该跳出纯技术指导的思维，站在世界柑橘产业的前沿，将技术作为产业的一个要素加以考虑，与观念、市场相结合，形成产业链，从而真正推动我国柑橘产业的良性发展。

富民增收 科研写在大地上

柑橘是世界第一大水果，也是我国南方第一大水果，2014年产量3492万吨，占我国水果总产量的21%。柑橘往往生长在山区和贫困地区，也因此成为扶贫的主导产业。20世纪80年代中后期，柑橘产业一度成为三峡库区移民就地安置的支柱产业。但由于当时对产业可持续发展的认识不深，一些产区盲目发展，导致建园标准低下、品种结构不优、成熟期过于集中、良种率不高，柑橘产业整体效益低。

面对我国柑橘品质长期徘徊不前的局面，邓秀新带领团队冲了上去。华中农业大学早在20世纪50年代就开始研究柑橘，1987年独立培养出了新中国第一位专门从事柑橘研究的果树学博士——邓秀新。之后，为发展我国柑橘产业，邓秀新的研究不再局限于品种，他构建了一个与世界柑橘技术先进水平同步前行的果树学科体系和团队。这个队伍有18名在职人员，其中，10名教授，5名副教授，他们由品种、栽培、病虫害、无病毒、品质分析以及柑橘经济等方面人员构成。这支“能文能武”的队伍，不仅在各自的学科上独具建树，而且能到生产中去解决实际问题。

从实验室的品种培育到果园里的选种，到产后处理，再到市场营销，邓秀新团队的研究覆盖了整个产业链条，支撑了整个柑橘产业体系。

通过与业务主管部门沟通，团队制定出我国柑橘区域发展规划、三峡库区柑橘发展产业规划。利用中国柑橘学会交流平台，每年精心组织国内外专家作报告，将大量的国内外技术、市场行情在会上交流，使柑橘界在产业发展上形成一些共识，将柑橘产业由过去的盲目发展进入到政府引导、专家指导和市场调节的有序发展阶段。

学科先后建立了国家果树脱毒种质资源室内保存中心、国家柑橘育种中心及国家柑橘一级采穗圃，湖北省柑橘工程技术中心以及国家脐橙引智示范基地；构建了一个从柑橘品种、脱除病毒和病毒检测、提供无病毒良种的完整技术体系。这一体系的建立和运行，保证了大量无病毒良种通过合法渠道从国外引进，每年将10个左右的品种进行病毒脱除。据不完全统计，通过自己选育与引进相结合，几年来，邓秀新带领课题组为柑橘主产区提供脐橙、柑橘、柚子等良种达60余种，无病毒种苗100余万株。

多年来，邓秀新带领课题组先后选育了“华柑2号”“早红”等新品种，引进筛选了“纽荷尔脐橙”“红肉脐橙”“伦晚脐橙”等品种，这些品种有效改善了品质，加速了我国柑橘品种的更新换代，为加快江西赣南、三峡库区等柑橘优势产业带建设做出了贡献。近年来，柑橘年产量稳居世界前列，出口量从20多年前的几十万吨增长到目前的约百万吨，更是培育出很多优秀的国产柑橘品牌远销国际市场。

最大的变化发生在革命老区江西赣州。从引种培育到规划发展、规模发展，再到今天的产业化大发展，赣州柑橘产业的每一次升级，都凝聚了邓秀新和团队的心血与智慧。

近年来，劳动力加速转向城市，给赣南脐橙产业的可持续发展带来挑战。2003年，15元在赣州就能请到一个帮工，到2011年则需要200元。针对这一变化，邓秀新带领现代农业柑橘产业体系的专家，推广肥水一体化、省力化和机械化等技术，在一定程度上缓解了劳动力成本上升带来的压力。

如今，赣南脐橙名满天下。2015年，赣州脐橙种植面积已达到158万亩，果农人均收入5000元。让邓秀新印象最深的是，前几年他去赣南给农民讲课，很多人骑自行车来听课，再往后是骑摩托车来听课，现在，不少人是开小车来听课。

全国3000多万亩柑橘，怎样才能发挥更大的经济价值？邓秀新和他的团队，仍在为柑橘产业富民增收而不懈努力

邓秀新

中国工程院院士，华中农业大学校长，现代农业（柑橘）产业技术体系首席科学家，农业部果树顾问专家组组长。长期致力于柑橘细胞工程与遗传改良等方面的研究。他带领团队完成了世界上第一例芸香科植物基因组图谱—甜橙基因组图谱。从砂糖橘、秭归晚熟脐橙到夏橙、蜜橘，二十多年来，邓秀新带领团队，让国产鲜食柑橘全年不断档变为可能，使中国脐橙由进口变成出口、使我国柑橘事业跨入世界先进行列。