种田农民

   毫无疑问，玉米是美国最重要的作物和工业原料.同样也毫无疑问,在玉米的基础和应用研究方面,美国也站在世界的最前列.其历史悠久的玉米遗传学大会,是该领域最负盛名的学术盛会.记得美国实验室的老板问我是否参加该会议的时候,我说研究还没有什么结果,他说会议不错,准备个POSTER介绍一下自己的研究情况有好处;而后来当地组委会的负责人Illions大学的Torbet教授知道我来了美国后,给我发E-MAIL强烈建议我一定要参加这个会议,他在邮件里毫不夸张的强调,这是该领域迄今最好的会议,并给我CIMMYT的老板发邮件让她给我出钱.这也充分说明了该会议的水准.

   当然,不虚此言,在不到三天的学术盛宴中,我试图通过这些大小牛的言谈,报告;和浏览超过三遍,总数多达224份的POSTER来窥探目前玉米研究的进展和未来.

关键词: B73,
454, 突变体, 基因克隆, 全基因组测序,抗逆, 表观遗传学,
小RNA

    大会有4个特邀报告(50分钟),36个大会报告(20分钟).因为航班原因,错过了2个大会特邀报告.另外一个因故取消,所以实际上只听了一个,就是Iowa
State大学的Martha
James教授关于淀粉结构和功能分析的回顾和研究进展.题目特吸引人”Complex
Funtional Interactions that Determine Starch Architeture”,
而内容更吸引人,
其细致入微,无懈可击的研究,无疑是一个完美的故事,尽管还有地方事有待进一步挖掘和深入.该美女教授尽管年纪不小,但风度翩翩,极富演讲天才,声音充满磁性,复杂的生物学问题被她阐述的有声有色,是完美的报告之一.

    另外比较遗憾错过的一个大会报告,有关玉米进化研究,是除Doebely外的另一大牛Sarah
Hake所作.不过他几个学生或同事还有补充报告,以后要紧密关注.

大会报告从内容来看大体分为:

1.细胞生物和遗传学
老学科但焕发了新活力,人工染色体将是一个研究热点,但竟然没有划在这个领域.

2.转座子和表观遗传学
研究热点,尤其表观遗传学,什么都可以与这扯上.

3.生物信息学/数据库/分析工具
大会分了3个部分围绕这个主题展开讨论,许多新的算法，工具纷纷亮相,大规模的EST,CDNA,突变体库,尤其454测序结果的分析,都被涉及,明显在为明年的B73全基因组序列的阐述做准备.

4.生物和非生物抗性
尽管目前还停留在重要基因的克隆和QTL定位和克隆上,但其重要性不言而遇.目前的挑战是太复杂而缺乏整体性的认识.抗病可能更多情况下被作为模式性状.

5.发育和生理遗传学
与其他模式生物比,玉米相关研究还比较滞后,主要围绕在突变体基因的克隆和功能分析上.其中小RNA的机制研究可以预期是热点.错过的另外一个特邀报告就是关于小RNA的.

相对于大会报告,大会更重视POSTER,其质量也是一流,涉及的领域更为广泛.因此还可以加上几个关键词:

关联分析,
Illumina chip, QTL, molecular breeding

1.生化遗传学
主要是功能突变体基因的克隆和功能阐述.

2.生物信息学
主要是新工具,算法和数据库的介绍

3.细胞生物学
不熟悉,与细胞功能和代谢有关的一些机制研究

4.细胞遗传学
染色体重组机制;人工染色体,个人认为这个是比较有前景的,尽管难度还不小.尤其对基因工程的产业化,玉米又是最好的载体,因为有个可以随意摆弄的B染色体.

5.发育遗传学
这个是最大的一个部分,研究的也最为深入,涉及到发育的方方面面.

6.表观遗传学
研究时间还不长,玉米花药颜色基因Pl1是一个很好的模式性状.潜力领域之一.

7.基因组结构和共线性
其实就是比较基因组学,显然也前景不错,但需要前瞻的视野和超越凡人的高度.

8.基因组学
另外一个热门领域,这个领域其实研究的时间最长,积累的数据也最多.现在已经开始向功能基因组深入了,
尤其在B73测序完成后.而454这种新的测序技术的发展,一夜之间就可以得到数百万个数据点.
ED
Buckler已经雄心勃勃的准备用这种技术测掉25个主要玉米自交系.

9.数量遗传学和育种
这也是最热和研究时间最长的领域.从发展趋势来看,从基础方面,将会有更多的QTL被克隆和被阐明功能.从应用方面,分子育种更趋于实用和高效.
其中比较重要的就是基于各种分析模型的结果阐述和提升.
各大公司也是早就关注,而且不管是应用还是基础都比公立研究机构做的好.
和先锋公司的人聊,
他们坦言,基本上只要提出性状要求,他们就可以从数以万计的材料中根据基因型数据提供有限的几个候选材料.他们现在的育种已经非常的专业化,不同地区有不同的育种目标和策略.远超过我们的想象.

10.转座子
围绕MU, AC两大转座子系统开展许多了相关研, 包括大规模突变体获得,
检测技术发展, 基因功能分析,
基因组结构以及进化等方面的研究.

   以上这些工作绝大部分由美国实验室完成,欧洲有小部分实验室参与.中国尽管是玉米大国,但除了在QTL定位,抗逆等方面有部分工作,其他方面基本都是空白,
目前还没有一个中国本土科学家进入玉米基础研究的主流圈子或者说有一定的国际影响力.
这显然与我们玉米生产地位不相符. 努力ing.

    而QTL分析,从思路上已经从传统的基于分离群体的QTL作图,转到了关联作图,相信国内对这个概念有真正了解的还不多.
从实践上已经从单个群体的连锁分析到多个群体的联合分析.比如ED Buckler
等就基于B73开发了25个RIL群体,号称世界最大的QTL作图分析,可以定位成千个QTL,包括效应值比较小的QTL.从技术层面上,已经从传统的RFLP/SSR标记分析转为高通量的SNP分析.利用Illumina的芯片技术,可以在数天里对数以百计或者千计的材料完成数以千计的SNP基因型分析.而成本低到100美圆/材料/1500SNP,显然这个还不是最终的价格,还会继续大幅度降低.这方面的研究,我们从思路,实践,和技术手段等方面来看已经全面落伍了.

   目前中国的玉米基础研究至少落后10-20年,这是我们必须承认的客观事实.奋起直追的口号下面我认为有这么几点可以参考:

   1.
团结和吸引更多的人从事玉米研究,尤其高水平人才,并极力去争取更多的经费.
水稻的发展是很好的借鉴. 人和钱缺一缺可,同时互相制约.
有了人才可能申请更多的钱,同时有钱才可能吸引更多的人.如何解决这个悖论,需要有相当魄力的人和单位在中间摇旗呐喊,并敢于做出牺牲.

   2.
广泛合作,优势互补.尺有所短,寸有所长.
几乎所有杰出的研究都是众人合作的结果,而在竞争白热化,
信息交流都极其方便的情况下,试图靠个人英雄主义来实现追赶是不现实的.
目前的老板我认为其最大的优点是超强的交流和沟通能力,表现在:1.他和业内几乎所有知名科学家都有合作,主要体现在课题申请.我注意到他最近准备投稿的一篇文章中至少有6个不同的单位参加.而其25个群体的QTL定位工作更是多个单位协同合作的范例; 2.他在与学生讨论过程中如果不懂或者需要什么材料数据,总能推荐合适的讨教对象.

   3.有所为有所不为,突出重点.
美国作为世界老大,看问题的角度总是世界性的,做科学也一样,不仅仅是为了美国而是全人类的幸福.而中国不是,
中国更重要的是要解决现实问题.
所以在现有基础上的,数量遗传学研究和分子育种仍然是玉米基础研究的首要重点.
劳动力昂贵的美国,好象还没有几个实验室愿意把精力花在基于NIL的QTL定位和克隆上(欧洲有教多的工作),
而中国可以.这个过程不但可以解决科学问题,更能产生新的分子育种理念.
但我们目前需要新的思维和高度.
第二个可以跟踪的领域是基于基因组学的分子和功能变异研究(以后我会专门贴出为一篇大综述写的一个章节来阐述这个问题),毫无疑问,玉米是这方面的模式材料.
优于水稻和拟南芥.