勤耕耘，重积累，开创热带作物遗传改良新途径——记中国热带农业科学院热带生物技术研究所王文泉研究员

○文/刘岩松

五十载春华秋实，三十年丹心铸剑，他的心血和灵魂全部默默倾注给了热带能源作物研究事业。他是一位不断奋进的教授，更是一位胸怀宽广的学者。他就是中国热带农业科学院热带生物技术研究所王文泉研究员。

开拓进取，掌握先进科研理念

1985年7月于西北农业大学农学系本科毕业的王文泉，先后获得华中农业大学作物遗传育种专业硕士学位和中国农业大学资源与环境学院博士学位，曾在中国农业科学院作物品种资源研究所做博士后研究，到美国康内尔大学BTI研究所从事高级研究学者研究。工作经历结合不断的求学，让他在作物种质资源与遗传育种专业背景基础上，敏锐地把握了最先进的作物基因组学与分子生物学技术，并且与木薯这一重要热带作物结下不解之缘。

在热带能源作物基因组学与分子育种研究方面，王文泉教授采用国际先进的分子生物学技术，评价、发掘木薯等主要热带高效作物的基因资源，解析淀粉高效累积等重要代谢途径的分子调控机理，创建高密度分子遗传图谱和重要经济性状分子标记，搭建热带作物分子设计育种的区域性服务平台，推进多样性热带作物新品种培育，提升海南及热区作物与环境资源的综合利用水平。他作为第二完成人完成的“海南岛热带雨林主要经济立木彩色图鉴”项目，获得了2010年海南省科技进步二等奖。

如今，王文泉教授身兼多职，既是中国热带农业科学院热带生物技术研究所研究员，海南省生物质能源工程技术研究中心主任，海南大学、华中农业大学博士生导师，国家重点基础研究973项目“重要热带作物木薯品种改良的基础研究”总协调人，也是国家自然科学基金国际合作重点、科技部国际合作重点专项主持人，农业部木薯产业技术体系岗位专家。凭借其在热带能源作物基因组学与分子育种研究方面的丰富经验和先进的技术，他先后承担和完成国家级和省部级科研项目20余项，为加速我国木薯产业发展和提高我国农业创新技术提供了科技支撑。

厚积薄发，引领热带作物基础学科发展

热作产业种类繁多，国家定位为“满足国家战略物资生产与多样化人民生活需求”。在我国热带9省区，热作直接年产值1000亿元人民币，加上加工产值每年在2500亿元以上。然而，由于热带作物均为小作物，加上遗传基础复杂，相关基础研究十分欠缺。木薯是一种典型的热带作物，具备高光效、高生物量和高淀粉产量，同时耐旱、耐贫瘠，适合在我国南方大量山地种植，能够将热带地区优越的光、热、水资源转化为优质生物质，服务于粮食安全、能源储备和未来生物质产业。他们将木薯作为热带模式植物，研究其光合作用与淀粉高效积累，以及抗旱耐贫瘠得生物学特性，旨在为木薯和其它热带作物的高产优质发掘优良的基因资源。

针对以上问题，中国热科院热带生物技术研究所、热带品种资源研究所，中国科学院上海生命科学院、北京基因组研究所等8家单位共同开展了中国热科院木薯国家重大基础研究973项目“重要热带作物木薯品种改良的基础研究”。

2014年9月13日，该项目的验收会在海口举行，作为项目总协调人王文泉介绍说，该项目已经同步完成了木薯野生祖先种和栽培种两个全基因组测序，覆盖基因区遗传密码的95%，发现了2.8万余个共有基因模型，以及栽培与野生种中特有的基因。尤为重要的是通过比较基因组和转录组，首次揭示了栽培木薯高光效、光合产物运输及淀粉高效累积途径基因的进化特征，发掘出数百万个单核苷酸插入和缺失标记，为今后通过分子定向设计育种培育出“超级木薯”奠定了良好的基础。该研究成果发表于国际著名的自然出版集团旗下的《自然通讯杂志》(Nature Communication，2014）。标志着我国木薯基础研究领域的国际领先地位。

另外，该项目还通过转基因技术获得了具有不同直链淀粉含量的系列新种质，为变性淀粉加工工艺方面提供了新材料；转基因培育出了抗生理衰变新种质，为今后增加木薯存储时间提供了理论和技术支撑；培育出了两个木薯新品种和一批兼具有耐寒、高产、高淀粉率的新种质。在木薯基础研究领域取得突破性进展，为木薯及其他热带作物的基础生物学和遗传改良研究奠定重要基础，对我国未来的粮食安全和生物能源安全具有重要意义。

国际协作，创建热带作物分子育种服务平台

后基因组时代的作物分子育种，已经允许一些小作物的遗传改良走在与国际上研究最多的几个重要作物同步的技术水平，关键是理念和试验过程的协调与组织。2012年王文泉教授主持申报的国家自然科学基金-CG联合基金重点项目“木薯全基因组关联分析与分子育种模型”获得资助。通过该项目，组织国际热带农业研究中心CIAT（哥伦比亚）、国际热带农业研究所IITA（尼日利亚）和巴西国家内幕研究院木薯与热带果树研究所（EMBRAPA，Cassava and Tropical Fruits）等国际木薯资深研究机构，合作开展为期5年的木薯分子育种研究计划。针对1000份重要遗传资源，通过精细的基因型分析和表型性分析，获取主要育种目标性状的分子标记及基因单倍型，建立木薯基因组选择的框架。

目前已经获得两年跨3个州12个点的环境试验数据，为该项目的实现建立基础数据。尤为重要的是，王文泉教授课题组在木薯全基因组测序基础上，目前已开发出一套先进的简化重测序基因型分析技术，称为ASFM技术，该技术设计的DNA前处理结合混合测序，允许对大量材料样本进行高通量低成本的测序，提取在基因组上具有基因区偏致性的选择性序列信息，而且可以对其甲基化信息进行分析，其直接获取单个样本的成本为500元人民币。该方法申请了国家发明专利，并且已经发表在自然出版集团具有较高影响力的《自然报道》杂志（Scientific Reports），这个方法同样可以运用于其它任何一种作物。该项目的完成将会对国际木薯分子育种产生深远影响。

王文泉教授还经常参加各种国际学术会议，并应邀报告。如2009、2010年的美国动植物基因组学大会，2012年6月18～22日在乌干达举行的第二届全球木薯协作会议（GCP-II）。王文泉教授在会议特邀报告中陈述了中国木薯基础研究和产业的历史性进步，以及中国承办木薯国际会议的热诚与信息，大会一致支持2015年第三届全球木薯联盟会议（GCP-III）在中国举办。2015年10月GCP-III暨第十七届国际块根类作物学会会议即将在中国广西召开，这是中国木薯研究走向世界，全球分享中国木薯研究、栽培与加工技术的盛会。王文泉教授作为会议的实际组织者之一，正在与全球木薯研究精英们策划新的全球性合作计划，任重而道远。

科技是国家强盛之基，创新是民族进步之本。自古以来，科学技术就以一种不可逆转、不可抗拒的力量推动着人类社会向前发展。王文泉教授作为博士生导师，已经为国家培养博士、硕士研究生50余名。他相信，在中华儿女的共同努力下，祖国的“创新强国梦”必将如愿实现！