美國最新一期《科學》雜誌設計得格外講究，封面大照片是一幅典型的中國梯田：青山處處婉延不絕，金燦燦的水稻層層疊疊，真乃如詩如畫。照片左下方摳出一個棕底色方塊，一簇稻穗點綴著兩個醒目的英文詞：水稻基因圖。所有這一切為的是凸顯該雜誌本期的長篇科學專論——《水稻（秈稻）基因組的工作框架序列圖》。這是由中國北京、杭州華大基因研究中心暨中國科學院基因組資訊學中心、中國科學院遺傳與發育生物學研究所、中國雜交水稻研發中心以及美國華盛頓大學等12個單位合作完成的傑出成果。《科學》雜誌社論評價説，水稻基因組框架圖的論文是該領域“最重要意義的里程碑性工作”，“永遠改變了我們對植物學的研究”，對“新世紀人類的健康與生存具有全球性的影響”。

    《科學》雜誌以長達14頁的篇幅介紹了中國專家研究成果的主要內容。該雜誌説，中國華大基因研究所、華盛頓大學基因組中心的于軍和11個中國研究機構的同事們測出了秈稻亞種(indica)的基因組序列，該品種是中國和亞太地區其他國家的一個主要品種。秈稻與另一個品種雜交能得到一個超雜交品種，其單産量比其他水稻品種高20%到30%。

    據專家介紹，水稻（秈稻）基因工作框架圖是繼人類基因組之後完成測定的最大的基因組，也是迄今測定的最大植物基因組。論文報道的工作框架圖序列已基本覆蓋了水稻的整個基因組、92％以上的水稻基因。包括中國華大基因研究中心在內的各國科學家正在努力進行水稻基因組序列“完成圖”的工作，還將補充一些細節，但人類第一次對水稻已經有了全基因組層次的了解，水稻基因組的總體特點已經清晰。

    除了技術上的創新之外，中國“水稻（秈稻）工作框架序列圖”與人類、擬南芥等已經測定的基因組序列進行比較，主要有八大發現：

    1，水稻基因數目多。估計水稻基因組中基因總數在46022至55615之間，並基本確定了其中一萬多個基因的功能。其基因總數幾乎是人類基因組基因總數的兩倍；

    2，“基因家族”成員多。水稻基因主要通過基因加倍而使“基因家族”的成員數目增加，但每一“成員”的功能比較單一。而人類主要通過一個基因産生多個不同的“編輯”産物；

    3，基因頭尾差別大。大部分水稻基因的頭部與尾部組成不一樣。頭部的GC含量要比尾部高出1/4。編碼某個氨基酸所使用的遺傳密碼子偏向性不同。而在已測定的擬南芥基因組中基因的頭部和尾部的GC組成與密碼子的使用偏向性基本相似。這種差異增加了基因發現的難度。水稻基因組中的小基因難以發現，而人類基因組中的大基因則難以發現。

    4，“垃圾”多在基因外。水稻、擬南芥與人類基因組都有很多不編碼蛋白質的“垃圾”序列。水稻的這些“垃圾”序列多位於基因之外，而人類卻在基因之內。正因為如此，水稻基因的平均長度只有4,500個鹼基，而人類基因的平均長度為72000個鹼基。可是這些“垃圾”裏面肯定有“寶貝”。“雜種優勢”的奧秘很可能與這些"“垃圾”中的“寶貝”有關；

    5，禾本植物差別大。都屬於禾本科的水稻、小麥、高粱、玉米等是單子葉植物，擬南芥、大豆等是雙子葉植物。擬南芥已發現有2.5萬個基因，80%左右的基因在水稻的基因組中都可找到。而水稻基因組中只有一半不到的基因在擬南芥基因組中找到，找不到的基因中有相當一部分是新的基因；

    6，秈稻粳稻不一樣。1/6的秈稻與粳稻的基因組不一樣。而不一樣的區域主要為多個備份的“移動因子”的不同；

    7，水稻序列變異多。水稻相互之間的差異近1%，而人類序列的相互差異為千分之一左右。這些序列差異為育種提供了非常重要的分子標記；

    8，“雜交優勢”露端倪。秈稻與雜交水稻母本的序列給雜交水稻的機制提供了新的啟示：“雜交優勢”很可能與基因組大小、組分、基因表達等都有關係。

    本期《科學》雜誌還刊載了瑞士塞吉恩塔公司（Syngenta）科學家斯蒂夫格夫領導的工作組的研究成果，其對像是較乾燥地區常見的粳稻亞種(japonica 或稱Nipponbare)。他們認為，其研究成果也許會帶來維生素含量更高的水稻。水稻的基因資訊也許還能為研究更頑強的、抗害蟲的作物打下基礎。

    《科學》雜誌是美國最具權威的學術刊物，也是國際上頗負盛名的學術刊物之一。它上屬於世界上最大的全學科的科學組織美國科學促進會(簡稱AAAS)管轄。為了探清《科學》重點報道中國專家成果的原因，記者有幸採訪了該雜誌總編唐納德肯尼迪。他説，全球半數以上人口以大米為主食，水稻的遺傳密碼，將加速改進作物的營養、産量、和可持續農業的發展，以滿足世界不斷增長的需求。“水稻是世界上最重要的作物，水稻基因也是了解其他穀類作物基因的關鍵。于軍先生領導的中國工作組完成了了不起的工作，他們的成果顯然是一個巨大的突破”。

    《水稻（秈稻）基因組的工作框架序列圖》的面世引起了世界各國基因研究專家的關注，好評如潮。美國麻省理工學院懷特赫德研究所基因組研究中心主任Ｅ蘭德表示，“這麼大的一個基因組的組裝成功是技術上的重要進展。它將引起全世界基因組學研究小組的濃厚興趣”。南韓植物基因組國家實驗室主任安鎮和説，“我們幾年裏建立的複雜序列幾乎在你們的序列中都能找到，這使我們的工作提前了近三年！”丹麥皇家農業與畜牧大學教授M福拉德漢姆稱讚道“我對中國基因組計劃所做的成就印象非常深刻”，“他們加入國際人類基因組計劃很晚，但是已經做出了突出的貢獻”，“最近的進展表明他們還在迅速發展。毫無疑問，他們將來能在科學領域發揮更重要的作用”。（人民網駐美國記者 王如君）

    人民網 2002年4月5日

    水稻基因數是人類的兩倍 100中國科學家署名

    今天，在一片青山襯托下的金燦燦的中國雲南紅河哈尼水稻梯田登上了世界知名科學雜誌美國《科學（SCIENCE）》的封面。在今天出版的最新一期《科學》雜誌上，因為成功完成了全世界第一張水稻（秈稻）全基因組的框架序列圖，中國科學家獲得了空前的尊重和殊榮。

    1　《科學》用封面和14頁介紹中國科學家的發現

    《科學》雜誌不僅一下子拿出14個頁碼來介紹中國科學家在水稻基因測序方面的傑出成就，而且，按照雜誌主編魯賓斯坦先生的説法，“《科學》將以這一期的封面作為給這一重要論文的殊榮，並請兩位世界級的科學家撰寫社論來讚揚這篇突破性的論文”。

    “作為全世界最權威的科學雜誌之一，《科學》每年都會收到來自世界各地的6000多篇論文投稿，其中，只有1/10到1/8能夠發表，一般篇幅也就兩三頁左右。這次《科學》一下拿出封面和14個頁碼來介紹中國科學家的《水稻(秈稻）基因組的工作框架序列圖》論文，非常少見，印象中只有當年人類基因組測序完成時受到過這樣的禮遇，這充分説明，中國科學家在這方面的工作是多麼的優秀。”昨日，《科學》中國代表郝炘博士激動地對記者這樣説道。

    據介紹，《水稻(秈稻）基因組的工作框架序列圖》是由北京、杭州華大基因研究中心暨中國科學院基因組資訊學中心、中國科學院遺傳與發育生物學研究所、中國雜交水稻研發中心等12個單位合作,于去年10月完成的。水稻（秈稻）基因組工作框架圖是繼人類基因組之後完成測定的最大基因組，也是迄今測定的最大植物基因組。中國科學家的工作，讓人類第一次對養活世界一半人口的水稻有了全基因組層次的了解，一些同在從事此項工作的外國同行不得不承認，中國科學家的工作，至少比他們要“提前一到三年”。“從此，生産高産優質、味香色美、抗病抗蟲的大米，甚至生産帶牛奶味、帶雞蛋味的大米，都可以在基因層面上進行操作，不必再像以往那樣經過一代一代地雜交和試種，問題變得簡單多了。”一位科學家生動地描述了這項研究帶來的誘人前景。

    也正基於此，這篇有100多位中國科學家署名並參與工作的論文，被《科學》雜誌稱為“這一領域裏具有重要意義的里程碑”，對“新世紀人類的健康與生存具有全球性的影響”，並“永遠改變了我們對植物學的研究”。

    《科學》發表的這一突破性的論文，宣佈中國科學家組建的團隊成功完成了全世界第一張秈稻全基因組的框架序列圖。這一工作將使世界各國看到中國是如何迅速發展成世界強國的。中國人民有理由為他們自己的科學家感到由衷的驕傲。(《北京青年報》曾偉)

    2　中國科學家獨立繪製水稻基因組工作框架圖

    中國科學家獨立自主繪製出水稻基因組工作框架圖，使人類第一次在基因組層面“認識”水稻，這一消息在國際科學界引起強烈反響。一些權威科學家給予高度評價，認為中國已進入世界生物學研究的前沿。

    以封面文章形式和14頁的篇幅發表中國科學家論文的《科學》雜誌在社論中指出：“這是一篇開創性的論文，對人類的健康與生存具有全球性的影響，我們對作者對科學和人類的里程碑性的貢獻表示熱烈的祝賀！”

    “這一論文描述了對科學和各國都有非常重要意義的工作。據本人之見，這一里程碑性的論文説明中國已經進入生物學研究的前沿，證明中國科學家已在同一水準上，並具有國際性的競爭能力。”《科學》雜誌論文評審人如是説。(新華社記者　李斌)

    3　水稻基因總數約是人類基因組基因數目的兩倍

    水稻基因組的奧秘被初步揭開。在水稻基因組研究中，我國科學家驚奇地發現：水稻基因總數竟然是人類基因組基因數目的約兩倍，這打破了過去公眾潛意識中存在的“生命越高級，基因數越多”的認識誤區。

    通過對水稻基因組序列框架圖的詳盡分析，中國科學院基因組資訊學中心暨華大基因研究中心的專家估計，水稻基因組中基因總數在4.6萬至5.6萬個之間，並基本確定了其中一萬多個基因的功能。水稻基因總數幾乎是人類基因組基因總數的兩倍。

    美國華盛頓大學的王剛博士説：“當我們津津樂道於人類自己基因組的優越時，但至少在基因數目上已輸給了養活人類的水稻。”

    科學家同時發現水稻基因“頭尾”差別大，大部分水稻基因的頭部與尾部組成不一樣，這種差異增加了基因發現的難度。水稻基因組中的小基因難以發現，而人類基因組中的大基因則難以發現。

    科學家還發現，水稻基因組的“垃圾”多在基因外。水稻、擬南芥與人類基因組都有很多不編碼蛋白質的“垃圾”序列。水稻的這些“垃圾”序列多位於基因之外，而人類卻在基因之內。正因為如此，水稻基因的平均長度只有4500個鹼基，而人類基因的平均長度為72000個鹼基。科學家據此估計這些“垃圾”裏面肯定有“寶貝”，超級雜交稻“雜種優勢”的奧秘很可能與這些“垃圾”中的“寶貝”有關。(新華社記者　李斌)

    4　中國科學家雖然加入最晚但是工作卻十分出色

    4月5日《科學》雜誌同時發表了瑞士一傢俬營公司的論文，這家公司也繪製出了水稻基因組的工作框架圖。但是無論從論文的長短和工作品質，還是從這本權威雜誌的處理來看，中國科學家無疑在水稻基因組研究中已經扮演起重要角色。

    《科學》主編魯賓斯坦在通報會上承認，在水稻基因組研究中，中國科學家雖然加入最晚，但是工作卻十分出色。在某種意義上，中國科學家的加入促進了整個水稻基因組研究，也促進了私營公司的數據向世界開放。

    水稻基因組序列的測定，還只是研究的第一步。下一步，關於功能基因和蛋白質研究的競爭將更為激烈。(新華社記者　李斌)

    5　11家中國研究機構的近百名研究人員參與研究

    這是由中國科學家獨立完成的一項世界級研究成果，它標誌著在基因組學這一生命科學的前沿領域，中國已部分具備世界領先的實力。

    楊煥明等來自北京華大基因研究中心和杭州、上海、長沙和西安等地共11家中國研究機構的近百名研究人員，在題為《水稻基因組序列草圖》的論文中宣佈，他們採用全基因組鳥槍測序法，以中國和亞太地區主要水稻栽培亞種秈稻為對象，完成了對水稻基因組序列草圖的測定和初步分析。

    覆蓋整個水稻基因組92%的草圖顯示，秈稻基因組共包含4．66億個鹼基對，基因數目在4．6萬至5．6萬個之間。他們還發現，秈稻基因組有約70%以上的基因出現重復現象。研究人員認為，較小基因的大量重復，可能是植物適應性進化所需蛋白質多樣性的原因，這也許可以解釋水稻基因為何這麼多。(新華社記者　毛磊)

    《北京青年報》 2002年4月05日