兰花基因组计划：探索生命进化之谜

　　从达尔文开始，在随后的200多年时间里，兰花一直是进化生物学家关注的焦点，对它们的观察和研究从来没有停止过。1903年，喙长25厘米的天蛾的发现，证实了达尔文关于彗星兰传粉者的预测；2003年，眉兰花香成分的测定，证实了这种兰花是依靠释放假的“性激素”来诱骗雄胡蜂传粉的。越来越多的研究，让我们逐步认识了千奇百怪的兰花。但是，这些奇特的兰花是如何产生的，它们在进化上的关系如何？因为兰科植物很难形成化石，所以这些问题的解决还需要借助分子生物学手段，从基因组上寻找兰科植物进化的“足迹”。

　　兰花为何有这么大的魅力吸引着科学家去研究它的遗传奥秘？除了它具有很高的观赏价值和文化价值外，兰科植物还是植物界最大和进化程度最高的家族之一，是生物多样性和进化研究以及生物保护的“旗舰”和理想模式类群，具有极高的科研、生态和药用价值，是最珍贵的野生植物资源之一。系统地研究兰花不仅具有揭示大自然奥秘的科学理论上的重大意义，还是保护、繁育和利用这一珍贵生物资源的前提和依据。然而，人类对兰花基因组缺乏了解已构成了当今制约兰花研究和保护利用的瓶颈。

　　正是基于进化生物学和保护生物学的迫切需求，日前，由深圳市兰科植物保护研究中心、清华大学深圳研究生院、中国科学院植物研究所、台湾成功大学和深圳华大基因研究院承担的“兰花基因组计划”已经在深圳正式启动。这项工程将为我们揭示兰花基因组上的故事。

　　通过选取一种兰科植物进行基因组测序分析，以获取大量基因资源和海量基因信息，从而构建高通量分子生物学和生物信息学研究平台，实现高通量鉴定和应用，搭建适应生物数据时代的大规模信息分析系统和数据库，发现新基因；充分挖掘兰花资源，在科研上取得突破性成果，获取重大价值的发现，已经成为兰科植物科学发展的必然趋势。“兰花基因组计划”这一重大研究计划在率先对蝴蝶兰进行全基因组测序和生物信息分析的同时，对杏黄兜兰、大根槽舌兰、墨兰、三蕊兰、香荚兰等10种代表性兰科植物进行基因表达的转录组测序和分析，为解开兰花生物多样性之谜，揭示兰科植物遗传变异和分子进化特点提供科学依据。因此，兰花全基因及转录组测序分析，结合生物信息、分子生物、蛋白质组、代谢组、生化、生物物理等多个学科融合研究，必将大大加深对其基因组结构及功能的了解，揭示兰花的进化历史和奥秘，对生命科学与进化生物学具有普遍的重要意义。同时还将加速兰花品种创新、提升治疗药用成分等重要性状，满足社会经济发展的需求。“兰花基因组研究计划”的启动不仅填补了兰科植物基因组研究的一个空白，也是对全球基因组科学的又一重大贡献，对于提升我国在物种进化、生物多样性和环境气候变化等领域的研究水平具有重大的意义。

　　100多年前，兰花已成为达尔文构建“进化论”的重要素材，今天它仍然是我们研究生命进化的模式类群。它以过人的本领生长于逆境之中，经受着各种的自然选择而生生不息。在技术水平上研究兰花基因组学，是从整体上评价基因组信息以及它是如何决定一个组织的形态和功能的，从而揭示一个适用于任何系统的普遍线索，将有助于揭示植物的应答调控、进化史、胁迫和限制因素，为在极端环境下适应、进化、分化的研究提供科学依据和知识，促进传统的学科和产业的发展。兰花基因组计划涉及的不仅是植物科学，而且联系着整个生命科学包括我们人类的自身，它将为世界性的相关研究提供全新的起点和平台。

来源：科学时报