原標題：解碼番茄“芯” 為國育好“種”

來源：中國教育報

原標題：解碼番茄“芯” 為國育好“種”

來源：中國教育報

■走在教育強國大路上 支撐高水平科技自立自強

·在李傳友提供的再生因子REF1的輔助下，專家團隊對小麥、玉米、大豆、土豆、向日葵及果樹等多種植物進行了再生培養實驗。實驗結果表明，這些植物再生均取得了顯著的效果

·確保“菜籃子”穩定，不依賴“洋種子”，這位在番茄育種領域深耕多年的科學家，始終懷著對農業科技的熱愛與執著，致力于培育具有中國自主知識產權的優質番茄品種

“是什么控制著器官再生？”這是2005年《科學》雜志在創刊125周年之際提出的125個人類未知的重大科學問題中最重要的25個科學問題之一。今年5月22日，國際頂尖學術期刊《細胞》在線發表山東農業大學李傳友教授團隊在植物再生領域研究取得的重大突破為上述問題作了一個注腳——該團隊以番茄為模式植物，成功發現細胞受傷而產生的再生因子REF1，是引發組織修復和器官再生的原初受傷信號分子。

這一發現在植物轉基因、基因編輯領域有巨大應用價值，為生物育種中解決作物遺傳轉化效率低、基因型依賴嚴重等瓶頸問題，提供了便捷普適的方案和思路，更為種源可控和國家糧食安全注入了新的動力。

與番茄結下不解之緣

長期從事植物防御與生長發育的調控機理研究、番茄重要農藝性狀遺傳解析與種質創新研究的李傳友，目前是山東農業大學生命科學學院院長、國家重大科學研究計劃項目首席科學家。

在國際上，李傳友帶領團隊率先解析了防御激素茉莉酸信號激活、放大和終止的轉錄調控機制，為理解植物對病蟲害的防御反應提供了重要理論支撐。同時，他們還成功分離出多個具有重要育種利用價值的番茄優質抗病關鍵基因，為培育綠色安全、營養健康、美味可口的番茄新品種提供了有力支持。

這些成就的取得，和他一貫堅持的前沿研究密不可分。1994年，李傳友從山東農業大學碩士畢業后留校，參與農學院遺傳育種實驗室的籌建工作。1996年，他考入中國科學院遺傳研究所攻讀博士。1999年，博士畢業后，懷揣著對“植物對病蟲的防御反應”研究領域的巨大興趣，李傳友選擇到美國密歇根州立大學繼續深造。

做博士后期間，李傳友的主攻方向是以番茄為模式，研究植物防御咀嚼式昆蟲的信號轉導途徑。長期以來，學術界認為植物防御昆蟲和機械傷害的長距離運輸的信號是一種被稱為“系統素”的多肽。當時，他的“老師的老師”克拉倫斯·瑞恩的這一觀點，作為學術界的權威已經被寫入美國的教科書。

李傳友并未受主流觀念影響，還是堅持按自己的思路探索實驗，以番茄為模式系統，以蛋白酶抑制劑為抗性標記基因，鑒定了一系列番茄抗性缺失突變體，并克隆番茄抗性基因。在此基礎上，他以茉莉酸合成突變體和茉莉酸識別突變體為材料，利用嫁接實驗證明，在植物系統性抗性反應中進行長距離運輸的信號分子是茉莉酸，而不是傳統認為的系統素。

2002年，考慮到各方可能承受的壓力，李傳友最終把成果拆成了兩篇文章，分別發表在《美國科學院院報》和生命科學領域著名學術刊物《植物細胞》上。

此后不久，克拉倫斯·瑞恩教授就在《美國科學院院報》上發表評論說“這是一個新的發現”。一些生物科學頂級雜志和網站也有大量評論支持這一觀點。李傳友的研究成果，在2002年被《科學》雜志評為“年度重要突破”。

深耕植物系統性防御研究

2003年，李傳友回國后創立了“茉莉家園”實驗室，致力于全面探究茉莉酸的信號轉導過程，從而闡明植物系統性防御機制的構建原理。經過多年的不懈努力，他的團隊成功培育出一系列在系統素信號通路上存在變異的番茄突變體，其中就包括在防御和再生能力上均表現出缺陷的spr9突變體。同時，他還致力于用分子設計手段，培育綠色安全、營養健康、美味可口的番茄新品種。

在深入探索植物基因奧秘的過程中，李傳友團隊意外地發現了一個名為SPR9的基因。這個基因的獨特之處在于，它編碼了一種小肽的前體蛋白。這一發現引起了團隊成員的極大興趣，他們決定進一步探究這種小肽對植物生長和發育的影響。

通過一系列精心設計的實驗，科研人員發現，當外源施加這種小肽時，番茄的再生能力得到了顯著提升。更令人驚奇的是，隨著小肽濃度的增加，番茄植株所表現出的再生能力也呈現出越來越強的趨勢。這一發現為植物再生領域的研究提供了新的思路和方向。

為了更好地描述這一神奇的小肽，李傳友團隊將其命名為再生因子REF1。REF1不僅具有強大的促進植物再生的能力，而且其調控機制也相當復雜而精細。

在后續的研究中，團隊成員深入剖析了REF1調控植物再生的過程。他們發現，REF1首先通過識別受體蛋白，啟動了一系列復雜的信號傳導過程。接著，這些信號進一步激活了細胞重編程調控因子，使得細胞能夠重新獲得再生能力。此外，REF1還能夠進一步放大自身的信號，形成一個正反饋循環，從而持續推動植物再生的過程。

這些研究結果不僅充分證實了REF1在植物再生過程中的重要作用，也為未來利用這一因子提高農作物產量和抗逆性提供了重要的理論依據和實踐指導。

經過不懈努力，李傳友團隊的這一發現為植物科學領域的研究注入了新的活力和希望。

此后，中國科學院、中國農科院以及山東農業大學的十幾個專家團隊，在李傳友提供的再生因子REF1的輔助下，對小麥、玉米、大豆、土豆、向日葵及果樹等多種植物進行了再生培養實驗。實驗結果表明，這些植物再生均取得了顯著的效果。尤其值得一提的是，對于傳統上被認為難以轉化的作物如大豆、小麥和玉米，在施用REF1后，其轉化能力竟提升了6至9倍，遺傳轉化效率也實現了4至5倍的增長。

目前，再生因子REF1及其方法已成功申請國際專利。

合力破解番茄“基因字典”

番茄這種看似平凡的蔬菜，實則蘊含著無數鮮為人知的秘密。一顆微不足道的番茄種子，若想成長為飽滿成熟的果實，其間必須歷經多少種侵擾與考驗？特別是在它遭遇病蟲害侵襲時，所展現出的卓越防御智慧，足以令人嘆為觀止。

對此，李傳友頗有洞見。“當面對病蟲害的威脅時，番茄并非坐以待斃，而是能夠巧妙地運用自身獨特的防御機制，抵御外來侵害。”他告訴記者，“這種在逆境中展現出的卓越智慧，不僅確保了番茄的生存與繁衍，更為科學家們提供了研究植物防御機制的重要線索。”

在李傳友看來，番茄經過長期的進化過程沒有滅絕，從這個意義上講，它一定具有非常強大的防御危險和傳宗接代的能力。

那么，番茄為什么能成為植物學研究，特別是果實發育及植物免疫研究的經典模式系統呢？“番茄看似微小，但相較于其他水果與蔬菜，番茄的基因組結構相對簡潔，使其在經典遺傳學研究中擁有堅實的基礎。”李傳友說。

2003年，全球科學家共同開展了番茄基因組的測序項目，對番茄12條染色體進行測序。作為執行委員會委員和中方聯絡人，李傳友參與組織實施“國際茄科基因組計劃”，承擔3號染色體測序及功能基因組學研究。

歷經多年探索，李傳友研究組和國際同行一起完成了對栽培番茄及其近緣野生種醋栗番茄全基因組的精細序列分析，完整解讀出番茄基因組，破解了番茄“基因字典”。團隊參與的番茄基因組解碼工作，也為培育具有我國自主知識產權的高產、優質、抗病蟲害、抗逆等優良性狀的番茄新品種奠定了基因基礎，對推動世界的番茄科研和生產具有重要意義。

“目前，團隊成功積累了約1012份種質資源，其中既包含了大果類番茄和櫻桃類番茄，也涵蓋了野生番茄的多樣品種，還獲取了超過3000份的EMS和快中子誘變突變體材料，為育種工作奠定了堅實的基礎。”李傳友團隊成員鄧磊介紹。

此外，他們精心篩選優良的雜交種，圍繞高抗、高產和優質三大核心要素，成功構建了番茄超級群體；通過系譜選育，培育出了一系列優質的自交系，為打造具有突破性的番茄大品種奠定了堅實的種質基礎。

推動番茄產業化發展“新突破”

隨著生活質量的不斷提高，人們對蔬菜水果的需求也日益旺盛。番茄更是在國人的飲食觀念中扮演著蔬菜和水果的雙重角色，深受人們青睞。此外，番茄也是全球產量最大的蔬菜作物，我國是世界第一大番茄生產國，產值約1600億元，產量超過世界總產量的1/3，在國民經濟中具有重要地位。

李傳友向記者細致地算了一筆賬：倘若一位農戶擁有一個標準化的蔬菜大棚，其面積大約為1.5畝，專門用于栽培高附加值的番茄作物。在精心管理的前提下，這個大棚一年之內可以順利收獲兩季作物。因此，農戶通過這一大棚所獲取的年收入預計可達10萬至20萬元。

在番茄產業發展中，番茄種業處于核心驅動地位。手握番茄基因的密碼本，李傳友團隊在番茄研究領域持續深耕，他們運用先進的基因編輯技術，不斷揭示番茄生長機制的奧秘，加快培育新品種，力求在改善番茄口感、增強其抗病性等生產問題上取得新突破。

“我們持續追求引領番茄育種實現從傳統的‘經驗育種’模式，向現代化、精準化的‘精準育種’模式跨越式發展，培育出具有濃郁‘番茄味’的番茄。”李傳友說。確保“菜籃子”穩定，不依賴“洋種子”，這位在番茄育種領域深耕多年的科學家，始終懷著對農業科技的熱愛與執著，致力于培育具有中國自主知識產權的優質番茄品種。

如今，他帶領的番茄育種團隊，已經成功育成了泰番玲瓏珠、泰番玫瑰黃、泰番綠貴人等20多個“泰番”系列新品種，這些品種不僅產量高、抗病性強，而且在口感上達到了前所未有的“番茄味”濃郁度，贏得了市場的廣泛認可。

“我們的科學研究不能僅停留在實驗室里，更要走出實驗室，走到田間地頭，將科技的力量注入農業生產中，助力國家重大戰略的實施，推動鄉村全面振興。”李傳友說。

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