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林漢明團隊研解農業困境 成果刊科學期刊
香港文匯報訊(記者 歐陽文倩)繼數年前破解31種野生大豆及培種大豆的全基因組密碼,登上國際權威雜誌《自然遺傳》(Nature Genetics)後,香港中文大學大豆研究中心主任林漢明領導的研究團隊終於再有突破,成功發現野生大豆中的一個耐鹽基因,為以後針對指定特質而找出基因開創新路。有關成果更能繞過廣受爭議的「轉基因」技術,用天然的雜交方法轉移至一般大豆上(見另稿),令它們也有耐鹽的特質,有望應對中國及全世界優質農耕地面積及淡水資源不斷萎縮的困境。這項研究成果剛刊登於著名科學期刊《自然通訊》(Nature Communications)上。
這次的研究成果,還要從多年前的「默默耕耘」開始說起。林漢明指,其研究團隊多年前已做了個野生大豆的遺傳群體,將耐鹽與不耐鹽的大豆雜交,「第一代出來了,大概有四五百棵,每棵收一粒種子,再種下一代,種了7代,用了7年,才建立了這樣的群體。」
他解釋,經過7代的培殖,基因上才算是99.99%的「純合」,即是穩定,否則只種一代,下一代可能會有改變,「這樣的群體很重要,有群體才能做遺傳圖譜,找出研究目標相關的『區間』。」
破解基因密碼 只打開一扇窗
在2010年時,研究團隊破解31種野生大豆及培種大豆的全基因組密碼事蹟,發掘了野生大豆的生態多樣性,「當時有記者問我,會否找到有甚麼作用?我只說其實那只是打開了一扇窗,讓大家知道有這樣的方法去看看野生大豆的基因組。」
但如何利用全基因組資料,收窄搜索範圍,從而找到帶特有性質的基因呢?林漢明指,他們是以多種基因測序的技術組合,再輔以遺傳及分子生物的方式一起,找到目標基因。他進一步解釋︰「用傳統技術分子標記的話,區域會較闊,可能有上百個基因,不知道哪一個才是。我們再用全基因組測序技術,去取代傳統的分子標誌。因為基因測序千變萬化,如果找分子標誌,可能最多只有1,000個,但去找基因分別,則有2,577個標記,再將不同的變化做對比,就可收窄那個區域範圍,我們就是這樣找出了第一個區域。」
收窄研究範圍 揭真相如剝洋b
其後,研究團隊再把範圍收窄至40多個基因,如洋蔥般層層剝下耐鹽基因的真相。研究團隊先對照這些基因在耐鹽與不耐鹽的大豆群組的分別,然後再找出它的功能,「後來我們發現,目標基因能減少鈉離子的累積,那即是和離子運輸有關,在那43個基因裡,只有兩個離子運輸蛋白,在這兩個中再作a選,就發現只有一個是在耐鹽大豆裡是一直有的。」
研究團隊進一步收集了耐鹽與不耐鹽的其他大豆去做驗證,以確定真的找對了基因。另外,團隊亦在煙草的細胞和大豆根都做了一些轉基因研究,發現加入了這個基因的植物的確能減少了鈉離子的累積,生長得更好。
盼學術生涯 達「研」以致用
假如破解大豆基因是第一步,這次的成果,林漢明稱之為第二步,「我相信這是有示範作用的,讓其他人知道可以用這樣的方法去找出指定基因。」至於第三步,他表示是希望可在他的學術生涯裡,真真正正地做出一些落在農民手上、種得出來的農作物,「希望可以看到研究真的應用出來」。
此外,研究團隊也會去嘗試找出大豆其他特性的基因,例如抗旱,並藉此去從生物學的角度找出土壤恢復(Soil restoration)的方法,林漢明指︰「我想這會是中國未來20年面對的大問題,其實耐鹽、抗旱等,不只是為了產量,也是希望在不能耕種的地方繼續耕種,防止進一步的荒漠化。」
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