种田农民

   也许现在的年轻人（包括我自己）当中鲜有人能理解400万年前，一种四足行走的动物试图仅用2只后腿行走来改变世界，这种动物就是我们的祖先–直立人，这种努力持续了150万年；而直到250万年前，第一件最粗糙的石制工具才出现，在此后的数百万年中，人类一直靠狩猎和收集植物的果实为生，而且一直是生食，直到50万年前，运气使人类收集到第一个火种，我们的祖先才吃上了第一口熟食，并开始试图走出非洲寻找更大的发展空间。现在智人出现的地点或许可以追溯到5万或者更早一点的非洲和欧洲，这个时间和地点的争论，不是我关心的问题，而可以相信的是，在大约15000年之前，人类已经可以制作比较复杂的工具，可以有丰富的狩猎经验和技巧，但这种靠狩猎和收集植物果实为生的日子有一个很大的挑战，那就是食品供应显而得不到可靠保障，因而常常危及他们的生存。驯化自然界的野生动植物，自己圈养动物或者种植植物收获果实这一伟大的设想我无从考证是哪位先人的发明，但目前的数据可以知道，大约10000前，人类开始驯化动植物，农业在这个时候正式开始了，文明史或许可以从这里开始撰写。

 

 

主要农作物的起源地分布

 

    玉米、小麦和水稻是世界上最重要的三种作物，其提供了人类超过50%的食物来源。但这些的作物的原始祖先在驯化之前都是普通的野草，禾本科植物的种类有多达数十万之多，为何是这几种，又是怎样在不到1万年的时间内驯化成我们目前所熟知的摸样，我们还知之甚少。但可以肯定的是驯化的过程中，一些重要的性状发生了剧烈的变化，并且对这种变化我们的认识逐渐开始清晰。总的来说，适合植物生存的性状可能并不是我们所期待的经济性状如：子粒（果实）从小到大（对于野生物种而言，果实越小，就意味着可以结实越多，其传播下去的机会也就越大；子粒从容易脱落到不容易脱落；分枝数从多变少；子粒有坚硬的外壳到没有；冬眠特性；抗病特定；收获指数；最近十年，对这些特性的认识，主要体现在重要基因或QTL的克隆。

 

玉米
　控制玉米分枝数的QTL-tb1，是玉米中第一个被克隆的QTL(1).
 
　　控制玉米硬的颖壳（翻译不是很准确,我们知道大刍草的种子有坚硬的外壳,这也是物种保护自己的一种措施,但这种性状对于人类而言却没有多大好处,现代的玉米就去掉了这个坚硬的外壳,我一直怀疑有稃玉米就是一其进化的中间产品）的QTL-tga1，是玉米中第一个被图位克隆的QTL（2）。 

    这两个工作都是我所景仰的Doebley实验室的工作，此人本科念的是生物学，但在偶然遇到人类学家Becker后，他对人类学发生了浓厚的兴趣，并决定改行，在拿到人类学的本科和硕士后，他专职干了一年的考古研究，随后报考了人类学的博士。但他没有选修一门有关人类学的课程，相反对生物化学和遗传学兴趣不减。而此时植物学家Hugh
Iltis正在进行野生玉米的分类学研究，他抱怨自己的学生对人类学知识了解太少，而人类学者又对植物学一窍不通，在了解了Doebley的背景后，他热情邀请其加入这个课题，从此Doebley的人生轨迹就此改变。师徒俩远涉墨西哥的崇山峻岭去寻找原始的野生玉米。他们第一篇关于玉米起源进化的文章就发表在1979的SCIENCE杂志。Doebley在拿到博士学位后，跟随著名的玉米方面的权威，Major
Goodman进行博士后研究，同工酶作为一种新的研究手段刚刚兴起，Doebley建议自己的导师用这种办法研究玉米和大刍草之间的进化关系，在此期间他们一共发表了5篇高水平的文章，也就在这个时候，Doebley坚定的认为玉米是由大刍草进化而来，而且parviglumis亚种更有可能是其直接祖先。在上个世纪80年代初期，分子标记技术开始出现，其优点也很快展现出来，Doebley敏感的认识到这种手段的重要性，于是毅然去读了第二个分子生物学方面的博士。其传奇的背景和惊人的业绩，奠定了他在玉米进化方面的权威地位，让其它四种假说因此黯然失色。更多的背景请参考他2004年当选美国院士的时候，PNAS关于他的介绍。

 

水稻

   今年Science有2篇文章谈到脱粒性QTL的克隆，一个华人科学家的工作，sh4(3)，该工作除了科学意义重大外，其另外一个值得吹捧的就是其竟然用的F2群体，这一结果是对我们经典教科书关于基因或QTL克隆颠覆性的冲击，而且整个工作只有2个人完成。另外一个就是qsh1（4）,日本人的工作，工作无懈可击。关于其意义Doebley专门在science撰文评述大家推崇。
  
  关于水稻，还一个出色的工作就是张院士课题组的，克隆了一个主要控制子粒大小的多效性QTLGS3（5），尽管因为竞争关系，文章只发在TAG（投稿到发表仅用了20天时间），但意义非常深远，让我们坚信即使是效应比较小的QTL也可以克隆。据传他们将在未来5年内克隆所有控制子粒大小的QTL。同时，我也相信下一个5年将是QTL克隆的时代。

  小麦

　　今年也有一个关于进化的基因Q被克隆（6），也是一个多效性QTL，控制与进化有关的多个性状。
 

   而QTL图位克隆历史上的经典之作无疑要属于控制番茄果重的QTL-fw2.2(7)，其里程碑的意义一直为业内人士所津津乐道。同样属于控制果实大小的，去年的PNAS同一期有来自不同课题组的2篇文章指向同一个基因AP2（8，9），也可见这个领域竞争的惨烈。
 

 

   感兴趣的可以回过头来去细细读文章，品位其中的精华。这些工作的结果揭示的一个共同规律是，这些与进化有关的基因绝大部分属于转录因子（除fw2.2），而且大多属于不同的家族，而在植物基因组中只有大约5%的基因属于转录因子，由此可见，转录因子在植物进化中扮演了非常重要的角色。按照我们通常的想法，表型如此剧烈的变化，基因一定发生致死或者沉默突变，而目前的结果却与我们的想法背道而驰，绝大部分性状的改变只是目标基因个别碱基的改变所导致，同时其基因的表达并没有消失，而只是发生了量的改变，或上调或下调；或者产生新的功能。这些惊人的发现或许将为我们未来的分子育种提供新的思路，比如我们是否可以根据目前转录因子的特点有目的的创造一些超级等位基因？我们能否整合不同的转录因子从而创造新的性状变异？或许这也是我们下一步分子设计育种需要考虑的问题。

主要参考文献:
1）   nature,386, 485, 1997
2）   nature, 436, 714,
2005
3）   science, 311,1936,
2006
4）   science, 312, 1392,
2006
5）   TAG, 112,1164, 2006
6）   Genetics, 172, 547,
2006
7）   Science, 289, 85,
2000
8）   PNAS, 102: 3123, 2005
9）   PNAS, 102: 3117, 2005
10) plants, genes, and crop biotechnology
(我花了100美圆买的一本书,写的相当不错,内容丰富,文字通俗易懂,
成了我每天睡觉前的催眠读物.:))

后记:

 

　　还在很小的时候,当发现自己的文字第一次变成豆腐块的铅字的时候,真以为自己说不定还可以成为一个作家.尤其是现代诗,于是执著的从小学三年级一直写到高中三年级,积累下来也超过十大本了(是笔记本,呵呵),对舒婷,汪国真,顾城,北岛,席慕蓉等上个世纪八十年代的朦胧派诗人崇拜不已,他们的诗作常常端端正正抄在本子上,把对爱情的期待,梦想成如<致橡树>一样伟大,因为<假如生活欺骗了你>而一直对生命心存敬意,和充满激情.
  　　但有一天我终于知道读诗的人比写诗的人还少,它可以是一种热爱,但绝不是谋生的手段.
于是不再去写诗.前些日子看到SINA有关梨花体诗歌的争论,我不禁哑然,如果那也算诗的话,我早在小学三年级就是诗人了.呵呵.
  　　我决定有时间去写一些科普的文章,如果把自己体会到的科学道理或者现象,用文学的语言描绘出来,那一定也很美,我憧憬着这是我老去的时候最大的爱好.