27 November 2020
二零一零年十一月十五日
中大科學家大豆研究現突破 登國際權威雜誌《自然遺傳》封面


香港中文大學(中大)農業生物技術國家重點實驗室與華大基因研究所合作的「大豆回家」項目,在大豆基因組研究取得重大突破,對全球大豆研究影響深遠,並為大豆保育及育種帶來新啟示。有關研究成果獲《自然遺傳》(Nature Genetics)雜誌刊登為封面故事。《自然遺傳》為遺傳學領域排名第一的學術期刊,影響力與最權威的《自然》及《科學》雜誌相若。 

大豆基因組研究新突破

中國約在五千年前開始栽培種植大豆,此後,農業性狀產生明顯變化,而在人工篩選及馴化的過程中,亦無可避免地出現基因的流失或改變。野生大豆有別於人工培植的大豆,對野外惡劣的環境適應力較強。 

中大農業生物技術國家重點實驗室副主任林漢明教授和主任辛世文教授與華大基因研究所合作,完成破解三十一個野生及培植大豆品種的全基因組密碼,揭示野生大豆及培植大豆在基因組上的差異,以致可以從基因組變化的歷史中了解農業行為對大豆生物多樣性的影響。 

通過生物訊息學解讀大豆基因組數據,研究團隊以有力的科學證據得出以下四項結論:

(一)野生大豆蘊藏豐富的生物多樣性和基因資源,但隨著野外生存空間縮減,野生大豆的保育成為急切的課題。另一方面,培植大豆在人類長期篩選的影響下,呈現狹窄的生物多樣性,對可持續種植帶來負面影響。

(二)基因數據揭示大豆基因組在馴化過程中發生的變化,通過比較野生大豆和培植大豆的基因組差異,為尋回在人工篩選中流失的重要基因打下基礎。

(三)大量的基因組數據有助世界其他大豆科學家進行更深入及更高通量的研究。

(四)有關研究同時為育種家提供育種相關的重要科學資訊,說明由於大豆基因組的重組交換率極低,分子標記輔助育種的應用有很大的發展潛力。 

中港合作新里程

是項突破性的基因組研究全由中國人團隊在大豆的家鄉完成,突破了先進國家在大豆高端研究的壟斷,因此命名為「大豆回家」專案。中大的專家提供作物科學和分子生物學的知識,結合華大基因研究所龐大的基因測序能力,是一項強項互補的合作。研究成果將會進一步深化大豆研究,最終可為中國以至全世界的農業作出貢獻。 

大豆的商業價值

大豆是中國和亞洲地區的重要傳統作物,在國際農作物貿易市場上排名第三位。雖然大豆起源於中國,但國內的大豆生產只及需求的三分之一,令中國成為全球最大的大豆入口國,每年耗資數十億美元購買大豆,入口總額達全球大豆總出口量的一半。 

大豆的食品及環境價值

由於大豆蘊含的豐富營養價值,所以成為提供食糧和飼料的重要經濟作物。大豆食用蛋白及食用油分別佔世界總供應約七成及三成。此外,大豆亦是一種對環境十分友善的作物,每年以每公頃一百公斤的效率把大氣中的氮氣轉化到土壤之中,令植物可以吸收,適合應用在輪作,連作和套作等可持續發展的農業模式中。 

中大在過去十多年的大豆研究

由於中國及世界的優質農耕地面積及淡水資源不斷萎縮,令大豆等作物的產量難以滿足全球人口上升而日益增加的需求,有效利用邊緣土地作種植用途成為優先課題。中大林漢明教授帶領的研究隊伍在過去十多年間進行大量研究,利用能忍耐在逆境生長的大豆資源,分析大豆耐鹽抗旱的分子機理和挖掘相關基因,並在中國西北乾旱區及華北鹽鹼地培植及測試抗旱耐鹽的大豆品系。2008年中國科技部批准中大成立農業生物技術國家重點實驗室,大豆耐逆分子研究亦成為重點項目之一。 

「大豆回家」這項影響深遠的研究由大學資助委員會卓越學科領域基金、研究資助局及中大的共同支持下完成。

辛世文教授(左)及林漢明教授

(左起)中大理學院署理院長謝作偉教授、辛世文教授、中大副校長鄭振耀教授、林漢明教授,以及中大生命科學學院署理院長朱嘉濠教授

中國大豆的生物多樣性

抗旱大豆和普通大豆的比較實驗-2009年

中國華北地區的鹽鹼地

中國西北地區的乾旱與半乾旱地