“歸根到底，農作物收獲的是表型，而不是基因型。現在急需弄清楚作物表型與基因型、環境之間的關系。”
在日前舉行的國家重大科技基礎設施“作物表型組學研究”國際論證會上，中國工程院院士蓋鈞鎰等國內外23位專家共同建議，希望國家作為緊急事項批準建設作物表型組學研究設施。
表型，顧名思義是指作物基因型和環境決定的形狀、結構、大小、顏色等生物體的外在性狀。表型組學就是在基因組水平上系統研究生物或細胞在不同環境條件下所有表型的學科。
數十年來，特異基因資源的發現及利用成為農業育種的“武功秘籍”，但是，隨著多數代表性植物全基因組測序的結束，科研人員越來越認識到植物表型研究的重要性。
“在農作物育種研究中，通過基因型進行測序、選擇、定位等工作，其實是間接的，轉了個彎回來，最直接的還是表型。”蓋鈞鎰說。
“比如說，同樣的作物、同樣的基因在不同的環境下，生長出來可能就不一樣。”南京農業大學副校長丁艷鋒說。
專家們認為，基因組學正在加速基因的發現，但如何利用這些資源來建立基因功能和開發新基因型，如何將基因組數據用于作物改良，都需要通過表型組學，研究表型與基因、環境之間的關系。
在未來的國家競爭中，種質資源作為一種戰略性資源，爭奪將更趨激烈。而表型組學作為挖掘種質資源利用廣度和深度的有效手段，起跑的發令槍已經鳴響：歐洲、美國、日本、澳大利亞等發達國家已先后建立作物表型組學研究機構，我國在這一領域還缺乏大型基礎設施和資源統籌的舉措。
“雖然我國創造了以不足7％的耕地面積養活了全球近1/5人口的奇跡，但是良種對我國作物增產的貢獻率僅占35％左右，與國際上優良品種占50％左右的貢獻率存在較大差距。”丁艷鋒說，這與我國基礎研究相對薄弱，對作物重要性狀形成機制解析不深入，全基因組選擇基因組編輯等育種新技術創新不足等有密切關系。
“過去，對作物表型性狀的獲取，大部分是在田間‘一把尺子一桿秤’地手工操作，粗放而且不精準。”蓋鈞鎰說。隨著生物信息學、系統生物學和整合生物學等的興起和發展，使得大規模、高通量基因資源的挖掘與利用效率大幅度提高，這有助于加速了解作物性狀的控制機制、篩選優良的作物種質、確定和利用關鍵控制基因并實現分子的精確、高效設計育種。
目前，我國保存的種質資源已達45萬份（約2300個物種），如何用好這些種質資源必須重視起來。因此，我國迫切需要加強農作物種質表型和基因研究設施建設，探索基因組學理論和各種基因組學技術方法，為種質資源表型鑒定及有效保護提供新手段。
目前，南京農業大學已經建立了一個跨學科的作物表型組學交叉研究中心，涵蓋了植物表型研究的所有相關領域。接下來，該校還將建設四個子設施，涉及田間和室內高通量作物精準表型鑒定，作物生長環境精準模擬控制，用于整合多級別組學（包括基因組學、蛋白組學、表型組學等）的大數據中心等。
記者了解到，“作物表型組學研究設施”已列入《國家重大科技基礎設施建設“十三五”規劃》。專家認為，在表型組學研究領域，我國與世界先進國家幾乎同步，而且我國有龐大的農業體系和市場需求，如能加速建設重大基礎設施，必將促進相關的表型研究，中國將很快占據世界領先地位。
