黃峙，熊符，周天鴻，徐湘民

創(chuàng)新驅(qū)動引領(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“植物雜交實驗”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)、高通量基因組測序技術(shù)、基因編輯技術(shù)及生物信息大數(shù)據(jù)平臺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]?，F(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)，帶動整個生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)進入了全面創(chuàng)新的時代。在中國遺傳學(xué)會指導(dǎo)和廣東省科協(xié)的領(lǐng)導(dǎo)下，廣東省遺傳學(xué)會作為遺傳學(xué)教學(xué)和科研工作者自愿組成的、具有獨立法人資格的地方性、公益性、學(xué)術(shù)性社會團體，自1980年7月在廣州成立以來，已歷經(jīng)十屆。其中第一、二屆理事長是中山大學(xué)李寶健教授；第三、四屆理事長是中科院華南植物園黃鴻樞教授；第五、六、七屆理事長是華南師范大學(xué)郭寶江教授；第八、九屆理事長是暨南大學(xué)周天鴻教授。新一屆學(xué)會第十屆理事會的掛靠單位為南方醫(yī)科大學(xué)，理事長是徐湘民教授。學(xué)會密切聯(lián)系和團結(jié)區(qū)域內(nèi)全體會員和廣大遺傳學(xué)工作者，以經(jīng)濟建設(shè)為中心，致力于推動本地區(qū)遺傳學(xué)研究的繁榮，促進區(qū)域遺傳學(xué)知識和技術(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)勢研究上碩果累累?！爸袊咀鲗W(xué)之父”丁穎教授，早在1930年就創(chuàng)立國立中山大學(xué)稻作試驗場，當(dāng)時作為國家水稻改良中心，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，是新中國矮稈水稻育種的先驅(qū)，被國際水稻學(xué)屆稱為“半矮稈水稻之父”[3]。踐行初心不改，堅定為國奉獻(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”對水稻育種實踐產(chǎn)生了重要作用[4]。盧院士還將畢生存款880余萬元悉數(shù)捐給了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，用實際行動詮釋著一名科學(xué)家的愛國情懷。盧院士作為CCTV《感動中國》2017年度人物點燃了無數(shù)觀眾的愛國熱情，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稱遺傳互作的雜種不育新機制，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)勢利用提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。由陳樂天等為本期專刊撰寫的《水稻育性調(diào)控的分子遺傳研究進展》一文[5]，回顧了我國雜交水稻的發(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)和分子作用機制，探討了我國雜交水稻生產(chǎn)存在的問題，并提出了水稻雜種優(yōu)勢領(lǐng)域下一步研究的一些重要科學(xué)問題。此外，張桂權(quán)教授團隊在“設(shè)計育種”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文庫的水稻設(shè)計育種平臺》一文[6]，介紹了其團隊潛心水稻育種數(shù)十年，采用“三步走”的策略開展水稻“設(shè)計育種”研究的經(jīng)驗。該工作可為國內(nèi)外同行開展水稻設(shè)計育種提供參考。

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)徐湘民團隊通過兩代人37年的長期堅守，與國內(nèi)其他研究團隊共同闡明了中國人血紅蛋白病的分子基礎(chǔ)，并發(fā)展出適合中國人群檢測的分子診斷技術(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隊撰寫的《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，展示了對該疾病進行遺傳修飾研究的臨床應(yīng)用以及未來發(fā)展前景，是當(dāng)下人類遺傳病領(lǐng)域的研究熱點和重點。同時，他們在推動服務(wù)于臨床的血紅蛋白病的突變數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面又取得新的突破。本期專刊《中國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]，介紹了由該團隊開發(fā)設(shè)計的這一可方便、高效分析血紅蛋白病突變的在線輔助精確診斷及風(fēng)險評估系統(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。該團隊還努力拓展不同對象的疾病研究，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/缺趾畸形的一個家系致病機理分析》一文[10]，報道了對一個患有先天性缺指/缺趾畸形家系的基因變異檢測結(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陽性口咽癌患者預(yù)后與T細(xì)胞浸潤和新抗原負(fù)荷相關(guān)性分析》一文[11]，報道了其在免疫微環(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。

大動物精原干細(xì)胞的研究對了解人類相關(guān)生理機制和疾病至關(guān)重要，并且豬、牛和羊等農(nóng)業(yè)動物的精原干細(xì)胞研究及其技術(shù)研發(fā)可為優(yōu)良種畜擴繁和制備具有重要經(jīng)濟價值的基因修飾家畜提供新途徑。本期專刊由趙鑫和楊化強撰寫的《大動物精原干細(xì)胞研究進展》一文[12]，介紹了精原干細(xì)胞的特征，以及動物新型替代繁殖技術(shù)、轉(zhuǎn)基因動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，對編碼果膠酶的基因(和)序列進行優(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，已發(fā)展成為全球領(lǐng)先的基因組科學(xué)研發(fā)機構(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，2011年中國政府批復(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)我國首個讀、寫、存一體化的綜合性生物遺傳資源基因庫—國家基因庫。本期?？尚煊嵉茸珜懙摹秶一驇欤汗灿小⒐矠?、共享》一文[14]，介紹了國內(nèi)外較有影響力的基因資源大平臺的發(fā)展概況，著重闡述了國家基因庫的定位與任務(wù)、“三庫兩平臺”架構(gòu)以及國家基因庫的開放共享管理和運行機制。這一基于我國基因資源數(shù)據(jù)的共享和公共服務(wù)平臺，對生命科學(xué)研究和生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展將會起到重要支撐作用。

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)，借此機會選取如下一些代表性研究做一個簡要的介紹。

中國科學(xué)院深圳先進技術(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)域取得了國際矚目的研究結(jié)果。該院戴俊彪研究員是我國這一領(lǐng)域的帶頭人之一，也是國際合成酵母基因組計劃(Sc2.0)和國際基因組編寫計劃(GP-write)的主要成員，牽頭發(fā)起了“國際基因組編寫計劃·中國(GP-write China)”國際合作項目。該團隊在2017年成功實現(xiàn)了釀酒酵母()第12號染色體的人工設(shè)計與合成，這一工作發(fā)表在雜志上[15]，并入選當(dāng)年的中國科學(xué)十大進展，被認(rèn)為是合成生物學(xué)史上的一個里程碑。2018年5月，戴俊彪課題組和英國曼徹斯特大學(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)濟和應(yīng)用價值產(chǎn)品的多個關(guān)鍵技術(shù)難點。戴俊彪研究員因此而榮獲“談家楨生命科學(xué)創(chuàng)新獎”(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)的合作團隊，歷時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]，為我國腦科學(xué)與類腦研究提供了重要的實驗動物模型及先進研究手段，標(biāo)志我國大動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)展起來的“植物逆境與光合實驗室”，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。近5年來，中山大學(xué)王宏斌教授領(lǐng)導(dǎo)團隊在植物逆境的初期信號感知與葉綠體相關(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，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)會的一項重要工作。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)委員會委托，周天鴻教授負(fù)責(zé)組織了由學(xué)會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“高校基因工程骨干教師研修班”，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會。來自全國各地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)會副理事長、遺傳學(xué)教學(xué)分會主任賀竹梅教授于2016年4月和2017年6月分別負(fù)責(zé)承辦了兩次全國高校遺傳學(xué)教學(xué)研討會，對遺傳學(xué)教學(xué)起到了積極的推動作用。賀竹梅教授還作為主編參與修訂了“十二五”國家級規(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)研究聚焦國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，全面推進相關(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)前和今后一個時期合作發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。在大灣區(qū)的未來建設(shè)中，生物技術(shù)作為重點發(fā)展壯大的新支柱產(chǎn)業(yè)之一，生物醫(yī)藥、海洋經(jīng)濟、基因檢測、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，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)和國家創(chuàng)新驅(qū)動發(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)會秘書長。E-mail: thsh@jnu.edu.cn熊符，博士，教授，第十屆廣東省遺傳學(xué)會秘書長。E-mail: xiongfu@smu.edu.cn

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

10.16288/j.yczz.19-229

2019/8/12 16:51:00

URI: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1913.R.20190812.1650.005.html