中國科學(xué)院國家基因研究中心（中國科學(xué)院國家基因研究中心）

簡介

（圖）中國科學(xué)院國家基因研究中心

基因中心現(xiàn)有研究人員42名，其中副高以上研究人員4人，博士研究生15名，在職研究生8名。研究部門由三部分組成：測序部、生物技術(shù)部、生物信息學(xué)部。目前，基因中心已向公共數(shù)據(jù)庫遞交了超過5千萬堿基的水稻基因組DNA 序列數(shù)據(jù)。今后基因中心將以水稻以及其他動(dòng)植物和微生物基因組為研究方向，開展功能基因組研究。

研究領(lǐng)域

基因中心目前的研究領(lǐng)域主要集中在水稻的基因組測序、比較基因組分析及功能基因組研究：

水稻

水稻秈粳稻精細(xì)物理圖的構(gòu)建

水稻秈粳稻四號染色體的精確序列測定和序列分析

水稻秈稻和野生稻BAC末端序列測定

秈粳稻比較基因組學(xué)研究

水稻比較基因組和功能基因組學(xué)

水稻4號染色體特異DNA芯片的研制及其基因表達(dá)譜的繪制

水稻全長cDNA庫的構(gòu)建和序列分析

水稻T－DNA插入突變體庫插入位點(diǎn)的序列測定和數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

水稻重要生物學(xué)功能基因的鑒定

建立以第二代測序儀為基礎(chǔ)的高通量功能基因組研究技術(shù)體系

生物信息學(xué)研究

基因組水平上基因注釋相關(guān)軟件開發(fā)及平臺建立

水稻秈稻cDNA數(shù)據(jù)庫構(gòu)建及其它相關(guān)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

水稻高通量測序數(shù)據(jù)分析（包括秈粳稻重組自交系的基因型鑒定、水稻核心種質(zhì)的深度測序數(shù)據(jù)分析、水稻轉(zhuǎn)錄組

據(jù)分析等）及其它相關(guān)數(shù)據(jù)分析

創(chuàng)新工作

“水稻基因一號和四號染色體沖破了終點(diǎn)線”——2002年11月21日出版的英國《自然》雜志的封面刊出了這一要目，這期雜志同時(shí)發(fā)表了中國科學(xué)家完成的水稻第四號染色體精確測序和日本科學(xué)家完成的第一號染色體精確測序的研究結(jié)果，中國科學(xué)院國家基因研究中心韓斌的論文題為《水稻基因組第四號染色體序列及分析》。這是中科院開展知識創(chuàng)新工程以來，我國植物分子生物學(xué)領(lǐng)域首次在《自然》雜志上發(fā)表研究論文。

出色的創(chuàng)新工作

水稻是最重要的糧食作物之一，全世界二分之一以上的人口以水稻為主食，我國也是進(jìn)行水稻栽培最早的國家之一。同時(shí)，在谷類作物中，水稻又因?yàn)槠浠蚪M最小而被國際上廣泛選為模式作物，進(jìn)行基因組測序和功能基因組研究。水稻共由12條染色體組成。12條染色體上附著的成千上萬個(gè)基因蘊(yùn)藏著高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、美味香甜、抗病抗蟲、耐旱耐澇等極為豐富的遺傳密碼。一旦完成每條染色體的精確測序，就等于打開了下一步深入研究水稻基因功能、破譯水稻遺傳密碼的大門，將為水稻及其它農(nóng)作物利用遺傳途徑改良品種提供分子遺傳基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院國家基因研究中心等單位的科研人員，采用克隆步移法完成了對水稻粳稻基因組第四號染色體全長序列的精確測定。第四號染色體的序列，全長共有3500萬個(gè)堿基對，精確度為99.99%，覆蓋染色體全長序列98%(僅留下7個(gè)小的空洞)，達(dá)到了國際公認(rèn)的基因組測序完成圖的標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)工作對國際水稻基因組計(jì)劃測序工作的貢獻(xiàn)率達(dá)10%。這是我國迄今為止完成的最大的基因組單條染色體的精確測序，標(biāo)志著我國在大基因組測序方面已經(jīng)具備構(gòu)建完成圖的繪制能力，成為基因組學(xué)研究強(qiáng)國之一。

中國科學(xué)家在完成序列精確測定的同時(shí)，還對水稻四號染色體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和功能分析。共鑒定了4658個(gè)基因，并注釋在染色體的準(zhǔn)確位置上，為進(jìn)一步鑒定這些基因的功能奠定了基礎(chǔ)；完整地測定了水稻四號染色體的著絲粒的序列；發(fā)現(xiàn)并鑒定了一些重復(fù)序列在染色體上的特異分布規(guī)律及與基因的位置關(guān)系；鑒定了四號染色體上基因簇的分布及預(yù)測了基因與基因之間潛在的協(xié)同關(guān)系。

此外，他們還對水稻的另一個(gè)亞種秈稻廣陸矮四號染色體序列進(jìn)行了測定，首次通過對兩個(gè)品種連續(xù)長度達(dá)230萬個(gè)DNA堿基對相應(yīng)序列的同源比較，報(bào)道了水稻兩個(gè)主要栽培稻(秈、粳亞種)間在基因組成、順序及DNA序列水平上的一些異同，揭示了栽培稻之間的一些親緣和進(jìn)化關(guān)系。

水稻基因組四號染色體的序列分析結(jié)果及今后的功能基因組研究，可獲得大量的水稻遺傳信息和功能基因，為培育具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害、抗逆等優(yōu)良性狀的水稻新品種打下良好基礎(chǔ)。同時(shí)，此項(xiàng)測序成果還有助于了解小麥、玉米等其它重要糧食作物基因組中的相關(guān)信息，從而推動(dòng)整個(gè)農(nóng)作物基因組的研究。

國內(nèi)外的大合作

國際水稻基因組測序計(jì)劃啟動(dòng)于1998年，由政府和其它公共資金支持，中國、日本、美國、法國、韓國、印度、中國臺灣等11個(gè)國家和地區(qū)共同發(fā)起并承擔(dān)了這項(xiàng)龐大的科研任務(wù)。這是繼人類基因組計(jì)劃后的又一重大國際合作的基因組研究項(xiàng)目，各成員單位根據(jù)各自國家支持情況按染色體或部分區(qū)段劃分，分別承擔(dān)一定的測序任務(wù)，協(xié)同完成水稻全部基因組的精確測序工作，最終序列的誤差率要求低于萬分之一。4年后，中國承擔(dān)的第四號染色體和日本承擔(dān)的第一號染色體的測序工作率先得以圓滿完成。

中國大陸承擔(dān)的是第四號染色體的測序任務(wù)，由中國科學(xué)院國家基因研究中心負(fù)責(zé)。項(xiàng)目實(shí)施過程中，國家人類基因組南方研究中心、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、揚(yáng)州大學(xué)等參與了合作研究。

根據(jù)國際水稻基因組織的協(xié)議，其成員必須將測序的所得數(shù)據(jù)提供給公共基因庫，同時(shí)，也可以分享他人的數(shù)據(jù)和有關(guān)這一領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)與成果。這就意味著，中國水稻基因的測序研究奉獻(xiàn)了10%的工作量，卻擁有了分享另外90%成果的資格，成為國際合作的參加者和受益者。

國家基因研究中心在測序過程中，需要大量的探針，中國暫不具備成熟的產(chǎn)品。而日本從1992年就開始研究，探針的技術(shù)與產(chǎn)品已相當(dāng)完備和成熟。根據(jù)協(xié)議，國家基因研究中心因此獲得了最好的探針，提高了測序的準(zhǔn)確性。

國家基因研究中心年輕的研究隊(duì)伍也在國際合作中得到鍛煉和提高。他們利用國際合作的機(jī)會，先后到日本、美國、韓國等著名實(shí)驗(yàn)室工作與學(xué)習(xí)，瞄準(zhǔn)了國際先進(jìn)技術(shù)，迅速跟蹤世界分子生物學(xué)的先進(jìn)水平，獲得了與前沿對話的機(jī)會。

從劍橋回來的的學(xué)科帶頭人

韓斌是該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人并以唯一通訊作者的身份在《自然》雜志上署名。韓斌現(xiàn)為中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院國家基因研究中心主任、研究員，并于2002年7月起任植物生理生態(tài)研究所副所長。韓斌1963年4月15日出生。1992年獲英國John?Innes中心博士學(xué)位，從事植物病原菌分子遺傳學(xué)研究。1992年10月至1998年10月在英國劍橋大學(xué)植物科學(xué)系做博士后，從事植物病原菌分子遺傳學(xué)研究。1997年3月至1998年5月在英國劍橋MRC人類基因組研究資源中心Fugu魚基因組合作研究進(jìn)行合作研究。??1998年10月，35歲的韓斌從英國劍橋大學(xué)植物科學(xué)系應(yīng)聘到中科院國家基因研究中心工作，成為我國水稻基因組研究的一名青年人才。4年來，他以高度的責(zé)任心和強(qiáng)烈的進(jìn)取精神積極投身于國家的生命科學(xué)研究事業(yè)，特別是近兩年來，他帶領(lǐng)中心員工團(tuán)結(jié)一致、努力拼搏、敢于創(chuàng)新，取得了重大科技創(chuàng)新成果，為我國水稻基因組研究在世界上占有一席之地做出了突出貢獻(xiàn)。?2001年2月，韓斌開始負(fù)責(zé)中心工作時(shí)，中心的水稻基因組測序項(xiàng)目正受到極大挑戰(zhàn)，國際上日本和美國的進(jìn)度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于我國。韓斌知難而上，勇于開拓、銳意創(chuàng)新，和其他專家一起，及時(shí)調(diào)整部署，制訂了合理的工作路線和步驟，為項(xiàng)目的順利完成提供了正確的思路和方向。在科研工作中，韓斌十分重視國內(nèi)外合作，多次聘請?jiān)擃I(lǐng)域國際知名專家學(xué)者來中心講學(xué)、交流，使中心的科研水平在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了巨大的飛躍，同時(shí)對科研后備人才的培養(yǎng)起到了很好的引導(dǎo)作用。他團(tuán)結(jié)了一批年輕有為的科研人員，夜以繼日地加班加點(diǎn)，自己經(jīng)常是工作到凌晨才回家，為青年職工樹立了良好的榜樣。作為中心的領(lǐng)導(dǎo)，韓斌十分注意協(xié)調(diào)各部門的工作，經(jīng)常召集各部門一起討論工作，商量對策；對于工作中出現(xiàn)的矛盾和誤解及時(shí)疏導(dǎo)，避免其對工作的影響。對年輕科研人才，韓斌以人為本，積極挽留，想方設(shè)法提高他們的待遇；而對自己，韓斌嚴(yán)格要求，經(jīng)常加班卻從不要補(bǔ)貼，表現(xiàn)出無私的奉獻(xiàn)精神。

具有創(chuàng)新精神的年輕隊(duì)伍

中國科學(xué)院國家基因研究中心成立于1992年由中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院、上海市政府共同支持建立。中心現(xiàn)有研究部門包括DNA測序組、物理圖構(gòu)建組、功能基因研究組、生物信息組和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組五部分，現(xiàn)有研究人員60名左右，其中博士研究生10名。中心以水稻基因組研究為突破口，主要開展動(dòng)植物、微生物的結(jié)構(gòu)和功能基因組研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)探索。

國家基因研究中心中心先后參與4號染色體測序工作的研究人員達(dá)到了60多人，主要是一批平均年齡不到30歲的朝氣蓬勃的年輕人。在韓斌主任的帶領(lǐng)下，基因中心形成了一支具有創(chuàng)新精神的年輕隊(duì)伍，形成了創(chuàng)新文化的氛圍，而這正是順利完成測序任務(wù)的重要基礎(chǔ)。

基因中心開始大規(guī)模測序時(shí)，由于起步較晚，技術(shù)上的難度較大，加上國內(nèi)外公司的競爭和炒作，以及資金的短缺和到位不及時(shí)，一度陷入非常被動(dòng)的局面。面對這些困難，中心領(lǐng)導(dǎo)一方面及時(shí)調(diào)整人員結(jié)構(gòu)和福利待遇，穩(wěn)定了一支平均文化程度本科以上、平均年齡不到30歲的年輕科研隊(duì)伍；另一方面堅(jiān)持“以人為本”，制訂了科學(xué)合理的制度和措施，提高了科研工作的質(zhì)量和效率。經(jīng)過一系列調(diào)整，中心形成了“一切為科研項(xiàng)目服務(wù)”的良好氛圍，科研人員不計(jì)個(gè)人利益，主動(dòng)加班加點(diǎn)。在工作最緊張的幾個(gè)月里，保證了測序儀器的24小時(shí)工作。各部門密切協(xié)作，及時(shí)溝通信息，始終保持良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。大家對工作中遇到的問題積極獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，為許多困難的解決做出了巨大貢獻(xiàn)。通過這支年輕隊(duì)伍的不懈努力，國際水稻基因組計(jì)劃四號染色體的測序，從2001年4月加快了步伐，先完成了精細(xì)物理圖，然后根據(jù)物理圖采用克隆步移法大規(guī)模測序，繪制基因組完成圖。2002年初，中心終于迎頭趕上，與日本同行一起，率先完成了水稻單條染色體的測序工作，之后同時(shí)在英國《自然》期刊發(fā)表了論文，為國家爭得了的榮譽(yù)。